(PhysOrg.com) -- Echte nano-naalden die kleine cellen kunnen ondervragen zonder celbeschadiging te veroorzaken, zijn tot nu toe geen realiteit geworden.

Artistieke weergaven van een nano-naald die in een enkele cel steekt, zijn het symbool van nanotechnologie geworden. ongeveer tien jaar lang op omslagen van tijdschriften en boeken opduiken, maar echte nano-naalden die kleine cellen kunnen ondervragen zonder celbeschadiging te veroorzaken, zijn pas recentelijk werkelijkheid geworden. Een team van ingenieurs van Drexel University, wetenschappers en biologen hebben een apparaat op basis van koolstof nanobuisjes ontwikkeld om afzonderlijke levende cellen te onderzoeken zonder ze te beschadigen. Met deze techniek kunnen experts ziekten in een vroeg stadium identificeren en de ontdekking van geneesmiddelen bevorderen.

Het onderzoek onder leiding van Dr. Yury Gogotsi, hoogleraar materiaalkunde en techniek en directeur van de A.J. Drexel Nanotechnologie Instituut, en Dr. Gary Friedman, hoogleraar elektrotechniek, maakt gebruik van het op nanobuisjes gebaseerde apparaat, bekend als een cellulaire endoscoop, om cellen te evalueren die ongeveer duizend keer kleiner zijn dan een mensenhaar. De cellulaire endoscoop onderzoekt de intracellulaire omgeving van levende cellen, levert fluorescerende kwantumstippen en analyseert moleculen in een cel zonder dat de cel de aanwezigheid van de naald herkent.

“Drexel’s W. M. Keck Institute for Attofluidic Probes produceert nu de kleinste endoscopen die ooit zijn gemaakt, ' zei Gogotsi. "Endoscopen bieden een potentieel transformatieve technologie voor het bestuderen van de fundamenten van afzonderlijke levende cellen en meer in het algemeen, voor celbiologie.”

Celbiologen vernietigen gewoonlijk een groot aantal cellen om cellulaire componenten en biologische moleculen te extraheren die nodig zijn voor het identificeren van ziekten en het analyseren van effecten van nieuwe medicijnen, of om beter te begrijpen hoe de cel functioneert. Glazen pipetten worden veel gebruikt om materiaal in cellen te injecteren. De pipetten veroorzaken te veel schade om lang in de cel te blijven en zijn niet ontworpen om informatie in de vorm van optische of elektrische signalen vanuit de cel te rapporteren.

“We hadden een idee voor een minimaal invasieve cellulaire sonde, waarvan de punt lange tijd in de cel kan blijven terwijl belangrijke informatie wordt gerapporteerd in de vorm van optische en elektrische signalen en kleine hoeveelheden materiaal van en naar de cel worden overgebracht. Deze sonde is vergelijkbaar met een endoscoop die door artsen wordt gebruikt om minimaal invasieve operaties uit te voeren bij menselijke patiënten, alleen veel kleiner”, aldus Friedman.

“Een hier gerapporteerde cellulaire endoscoop is een roman, maar conceptueel eenvoudig apparaat, " zei Riju Singhal, een promovendus en auteur van het artikel "Multifunctional carbon-nanotube cellulaire endoscopen" gepubliceerd in de Natuur Nanotechnologie logboek.

"Het bestaat uit een enkele koolstofnanobuis die is verbonden met de uiteinden van grotere glazen micropipetten die vaak worden gebruikt in biologische studies, waardoor ze in de nabije toekomst op grote schaal kunnen worden gebruikt, ’ zei Singhal.

Dr. Michael Schrlau, onderzoeksassistent-professor in Drexel's Material Science and Engineering die het onderzoekslaboratorium van het W. M. Keck Institute leidt, zei, "We bouwen nu voort op de meerdere gedemonstreerde functies van cellulaire endoscopen om ongrijpbare celbiologische vragen te helpen beantwoorden. Een toepassing van cellulaire endoscopen die actief wordt nagestreefd, is intracellulaire oppervlakte-versterkte Raman-spectroscopie met goudgecoate endoscopen.”