Hoe groeien tumoren? En hoe zetten bacteriën onschadelijke stoffen om in medische middelen? Als biofysici willen begrijpen wat er in levende cellen gebeurt, ze moeten fluorescerende sondes of andere vreemde moleculen introduceren. Er zijn verschillende manieren om de celwand te overwinnen zonder de cel permanent te beschadigen. Natuurkundigen van de Universiteit van Bielefeld hebben hiervoor een bijzonder zachte methode ontwikkeld:nano-injectie. In een nieuwe studie te vinden in Wetenschappelijke rapporten gepubliceerd door Natuur , ze laten zien dat met deze methode, negen van de tien cellen overleven de injectie met vreemde moleculen.

Een van de meest bekende methoden voor het bestuderen van bacteriële, plant, en dierlijke cellen is fluorescentiemicroscopie. Bij gebruik van deze methode, eiwitten of andere structuren in een cel worden gekleurd met behulp van fluorescerende probes. Deze moleculen zijn fluorescerend. Lichte opwinding laat ze gloeien, waardoor de gelabelde structuren in de cel worden verlicht. 'De methode werkt heel goed op vaste, dat zijn niet-levende cellen, ' zegt professor dr. Thomas Huser, hoofd van de onderzoeksgroep Biomoleculaire Fotonica. 'Echter, het probleem is dat veel van wat we willen weten alleen kan worden verkregen uit levende cellen.'

Dr. Simon Hennig voegt toe:'Levende cellen belemmeren het binnendringen van de meeste fluorescerende sondes.' De natuurkundige werkt in de onderzoeksgroep van Huser. Om deze weerstand te overwinnen bij het afleveren van fluorescerende sondes in de cellen, hij heeft de methode van nano-injectie ontwikkeld. Hij gebruikt een minuscule holle glazen pipet om de fluorescerende moleculen aan individuele cellen te leveren. Het proces wordt aangestuurd door een computer. Een speciaal voor nano-injectie ontwikkeld instrument brengt de pipet in de cel. De punt van dit glazen capillair is veel kleiner dan die gebruikt bij de gebruikelijke micro-injectie. Bovendien, het proces voorkomt dat de cel groter wordt, omdat alleen de moleculen worden overgedragen en niet ook de vloeistof in de pipet. 'De methode is zo nauwkeurig dat we de moleculen zelfs in de kern van een cel kunnen afleveren, ' zegt Hennig.

De nieuwe studie bevestigt dat de methode kan worden gebruikt om veel soorten sondes te injecteren en dat het zeer goed wordt verdragen door de cellen. 'Dit bewijs was nodig, omdat eerdere technieken zoals micro-injectie de cellen zo beschadigen dat de meeste de behandeling niet overleven, ' zegt Hennig. Zijn collega Matthias Simonis testte de nano-injectiemethode op meer dan 300 cellen en vergeleek de resultaten met die van micro-injectie. De belangrijkste bevinding was dat 92 procent van de cellen nano-injectie overleefde, vergeleken met 40 procent voor micro-injectie. 'De analyses bevestigden ook dat deze behandelde celcellen normaal prolifereerden, ' zegt Hennig. Volgens de fysicus proliferatie is niet alleen een teken van een gezonde cel. Het opent ook nieuwe mogelijkheden voor experimenten. Bijvoorbeeld, een negatieve invloed van de injectie kan op voorhand worden uitgesloten. Hierdoor kunnen onderzoekers de geïnjecteerde cellen bestuderen zonder ook rekening te hoeven houden met het effect van de injectie. Hennig ziet nano-injectie als een bijzonder veelbelovende manier van studeren, bijvoorbeeld, hoe afzonderlijke cellen met elkaar reageren.