Zou er een manier zijn om chemisch kleine, besloten ruimtes op celoppervlakken? Wetenschappers hebben een microfluïdische sonde ontwikkeld om een ​​stroom van vrije radicalen op levende cellen te sturen en de uitkomst te volgen met behulp van fluorescentiebeeldvorming. Zoals beschreven in het tijdschrift Angewandte Chemie , deze benadering maakt het voor het eerst mogelijk om een ​​reactiezone van vrije radicalen met gecontroleerde grootte en concentratie te genereren voor subcellulair onderzoek.

Vrije radicalen zijn belangrijke stimulerende middelen voor cellen. Wanneer levende cellen worden blootgesteld aan radicalen, ze ontwikkelen intense reacties die kunnen leiden tot celbeschadiging of zelfs de dood. Veel geneesmiddelen tegen kanker zijn gebaseerd op de werking van vrije radicalen die kankercellen de dood in sturen.

Echter, wetenschappers vinden het moeilijk om op een echt gecontroleerde manier onderzoek te doen naar de reacties van levende cellen op radicalen. Vrije radicalen zijn onstabiel en reageren met hun omgeving voordat ze hun doelwit bereiken. Een team van wetenschappers onder leiding van Jin-Ming Lin van de Tsinghua University, Peking, heeft nu een microfluïdische benadering ontwikkeld om continu een stroom van vrije radicalen te genereren voor subcellulaire manipulatie.

Om de radicalen te maken, de onderzoekers kozen voor een microfluïdisch tweecomponentensysteem. In deze opstelling, één microkanaal herbergde een oplossing van enzymen die waterstofperoxide kunnen splitsen. Een ander kanaal bevatte een oplossing van waterstofperoxide en een organische kleurstof. Beide kanalen werden met hun uiteinden ondergedompeld in een voedingsoplossing waarbij een levende cel net onder de kanaaluiteinden werd geplaatst. Een derde kanaal met een opwaartse stroom zorgde ervoor dat de vloeistoffen die de microkanaaluiteinden verlieten elkaar in de middenpositie zouden ontmoeten, het vormen van een begrensde reactiezone.

Volgens de auteurs is deze opstelling zorgde ervoor dat de reactiezone slechts enkele micrometers groot was. In deze zone, het enzym mierikswortelperoxidase zou reageren met het waterstofperoxide om reactieve enzymtussenproducten te vormen, die vervolgens reageerde met de organische kleurstof om een ​​organisch radicaal te geven. Onmiddellijk na hun generatie, de kleurstofradicalen zouden dan de cel aanvallen die direct onder de reactiezone is geplaatst.

Na tientallen seconden van componentstroom en radicale aanval, de onderzoekers merkten op dat op het celmembraan een klein vlekje was ontstaan ​​dat felrode fluorescentie uitstraalde. Door deze plek in de loop van de tijd te volgen, de onderzoekers ontdekten dat het langzaam ronddwaalde op het celoppervlak.

De auteurs zeggen dat de kleine fluorescerende vlek en zijn beweging het vermogen van de microfluïdische methode benadrukken om kleine deelgebieden op het celoppervlak te manipuleren. "In tegenstelling tot lipofiele tracers, die de hele cel bevlekken, het is overtuigend dat de gegenereerde vrije radicalen alleen het subcellulaire doelgebied van de enkele cel aanvallen, " ze beweren.

Een bepaalde toepassing fascineert de auteurs:ze zien het gebruik van de microfluïdische sonde als een 'pen' voor cellen. "Hierdoor kunnen we direct tekst schrijven of afbeeldingen tekenen op afzonderlijke cellen voor gepersonaliseerde celmarkering of illustraties, " leggen ze uit.