(PhysOrg.com) -- Zoals elke bankwetenschapper je zal vertellen, experimenteel ontwerp kan de duivel zijn. Probeer als men zou kunnen, het kan moeilijk te herkennen zijn, veel minder elimineren, de vele externe factoren die een experiment kunnen vertekenen. En niet-erkende verstorende factoren kunnen jarenlang werk ongeldig maken.

Dus wetenschappers maken zich zorgen. Onlangs begon de wetenschapper Younan Xia van de Washington University in St. Louis zich zorgen te maken over in-vitro-experimenten die zijn laboratorium deed om de opname van nanodeeltjes door levende cellen te bestuderen.

In het laboratorium, de cellen werden altijd op de bodem van een schaal uitgeplaat en het kweekmedium met nanodeeltjes werd van bovenaf toegevoegd.

“Mensen gingen ervan uit dat als ze een schorsing voorbereidden, de suspensie zou overal dezelfde concentratie hebben, inclusief aan het oppervlak van de cellen, " zegt Xia, doctoraat, de James M. McKelvey Professor in de afdeling Biomedical Engineering, zegt.

Een reeks experimenten in Xia's lab met zowel rechtopstaande als omgekeerde opstellingen toonde aan dat nanodeeltjes boven bepaalde maten en gewichten zullen bezinken. Dus de concentraties van de nanodeeltjes in de buurt van de celoppervlakken zijn anders dan die in de bulkoplossing en de cellulaire opnamesnelheden zijn hoger.

Deze kwestie is belangrijk omdat wetenschappers actief onderzoek doen naar het gebruik van nanodeeltjes als vehikels voor de afgifte van medicijnen of genen aan cellen.

Voor deze toepassingen is berekeningen van de dosis die de deeltjes daadwerkelijk naar cellen overbrengen, zijn van cruciaal belang.

Zoals de wetenschappers concluderen in de Natuur Nanotechnologie artikel waarin de experimenten worden beschreven, "Studies over de cellulaire opname van nanodeeltjes die zijn uitgevoerd met cellen in de rechtopstaande configuratie, hebben mogelijk aanleiding gegeven tot onjuiste en misleidende gegevens."

Topsies en Turveys

Tot nu toe werd aangenomen dat nanodeeltjes goed gedispergeerd zijn in het kweekmedium, omdat ze klein genoeg zijn om gemakkelijk te worden verheven door Brownse beweging, de willekeurige beweging van de moleculen in het medium.

Daarom dachten wetenschappers dat ze veilig konden aannemen dat de concentratie van nanodeeltjes in de vloeistof naast de cellen, die cellulaire opname stimuleert, was hetzelfde als de initiële concentratie van nanodeeltjes in het medium.

“We begonnen ons af te vragen, echter, omdat onze nanodeeltjes van goud zijn, ', zegt Xia. “Goud is niet giftig, maar het is ook erg zwaar, dus het was denkbaar dat relatief grote nanodeeltjes zouden neerslaan.”

Omdat het onmogelijk is om de exacte concentratie van gouden nanodeeltjes aan het oppervlak van een cel te meten, Xia en collega's ontwierpen een eenvoudig experiment om het verschil in concentratie veroorzaakt door sedimentatie duidelijk te zien.

Xia's lab testte gouden nanobolletjes van drie maten, nanokooien van twee randlengtes, en nanostaafjes, sommige met oppervlaktecoatings die serumproteïnen in oplossing oppikten en andere bedekt met een chemische stof die werkt als een aangroeiwerend middel.

Nadat de cellen waren geïncubeerd in het medium dat nanodeeltjes bevat, de concentratie van de nanodeeltjes werd spectroscopisch gemeten en vervolgens werd het aantal deeltjes berekend dat elke cel had opgenomen.

In de literatuur, Xia zegt, er zijn berichten dat de cellulaire opname van nanodeeltjes afhangt van de grootte van de nanodeeltjes, vorm en oppervlaktecoating.

De experimenten van zijn laboratorium toonden aan dat deze kenmerken secundair zijn, alleen relevant voor zover ze de sedimentatie- en diffusiesnelheden van de nanodeeltjes beïnvloeden.

voor kleine, lichte deeltjes, er was geen verschil tussen de cellen in de rechtopstaande en de omgekeerde configuraties. Bij grotere, zwaardere deeltjes, echter, sedimentatie gedomineerd, en de rechtopstaande cellen namen meer nanodeeltjes op dan de omgekeerde cellen.

"Al het eerdere werk moet mogelijk opnieuw worden geëvalueerd om rekening te houden met de effecten van sedimentatie op dosimetrie van nanodeeltjes, ’ concluderen de auteurs.

“Het is niet anders dan medicijnen die moeten worden geschud om een ​​poeder in water te suspenderen. Als je de fles niet schudt, "Xia zegt, “Je eindigt met een onder- of overdosering van jezelf.”