Wetenschap
SEM-afbeelding van de FND die in dit onderzoek is gebruikt. Credit: Klein (2021). DOI:10.1002/smll.20206421
Hoe vreemd het ook klinkt, veel wetenschappers hebben geprobeerd om extreem kleine diamanten in levende cellen te plaatsen. Waarom? Omdat nanodiamanten altijd helder zijn en ons unieke kennis kunnen geven over het innerlijke leven van cellen gedurende een lange tijd. Nu zijn natuurkundige onderzoekers van de Universiteit van Lund in Zweden erin geslaagd een groot aantal nanodiamanten rechtstreeks in het celinterieur te injecteren.
Diamanten zijn niet alleen gewild vanwege hun schoonheid, maar ook vanwege hun unieke lichtgevende eigenschappen, tenminste onder wetenschappers. In tegenstelling tot andere fluorescerende materialen, ze bleken niet.
"We beschouwen ze eigenlijk als een kleurstof. Bovendien, ze zijn biocompatibel, " zegt Elke Hebisch, onderzoeker bij vastestoffysica aan de Universiteit van Lund.
Samen met professor Christelle Prinz, ze heeft fluorescerende diamanten van nanoformaat 'ingespoten' in levende cellen.
Als onderzoeker, zo'n reporter van binnenuit een cel hebben heeft veel voordelen:nieuwe kennis opdoen over de cel, evenals het bewaken van wat er in de cel in de loop van de tijd gebeurt.
"Vooral dat laatste zou een grote stap voorwaarts zijn, aangezien het momenteel mogelijk is om snapshots te maken van, bijvoorbeeld, eiwitten in een cel, maar moeilijk te volgen veranderingen in de tijd, ", legt Elke Hebisch uit.
Wat zouden onderzoekers willen weten? Het kan gaan over het scheiden van gezonde cellen van zieke, zich richten op ziekteverwekkende eiwitten en andere eiwitten in een specifieke cel, of het monitoren van variaties in temperatuur en pH-niveaus. De opgedane kennis kan puur fundamenteel onderzoek zijn, maar kan ook worden gebruikt om ziekten te begrijpen en medicijnen te ontwikkelen.
Snelle en zeer efficiënte intracellulaire levering van FND via injectie met nanostraw, in vergelijking met FND-levering met lage opbrengst door incubatie. a) Bovenste paneel:Schema's van de intracellulaire FND-levering via incubatie. Midden- en onderpaneel:beelden van confocale fluorescentiemicroscopie (xy, xz, en yz-scans) van levende A549-cellen na 1 en 24 uur incubatie in FND-bevattend medium. b) Bovenste paneel:schema's van nanostraw-geassisteerde FND-injecties. Onderste paneel:confocale fluorescentiemicroscopie afbeelding van levende cellen op nanostraws afgebeeld 5 min na FND levering. In alle afbeeldingen, het FND-signaal wordt weergegeven in groen-geel-rood, afhankelijk van de pixelintensiteit, en het celkernsignaal wordt blauw weergegeven. Alle afbeeldingen zijn 2D-projecties van de maximale pixelintensiteit die is verkregen uit 3D (XYZ)-samplescans. Voor alle afbeeldingen, het achtergrondgeluid komt overeen met drie tellingen. c) Kwantificering van het geïnternaliseerde FND-signaal:Geïntegreerde FND-pixelintensiteit genormaliseerd naar celgebied (± SEM) beoordeeld voor de twee FND-leveringsmethoden gepresenteerd in (a) en (b). n.s.:p > 0,05; ****:p ≤ 0,0001, tweezijdige Mann-Whitney-Wilcoxon U-test. Credit: Klein (2021). DOI:10.1002/smll.20206421
Andere onderzoekers hebben eerder geprobeerd hetzelfde te doen, maar de diamanten werden vervolgens verzorgd door de "schoonmakers van de cel, "de zogenaamde lysosomen, die de vreemde substantie snel inkapselde.
"In dat scenario ze zijn niet nuttig omdat ze gevangen zitten in lysosomen en niet in staat zijn om te interageren met de celcomponenten. Anderen zijn erin geslaagd om de diamanten cel voor cel in de cel te krijgen, maar dat is veel te tijdrovend om een realistisch alternatief te worden, ', zegt Christelle Prinz.
Herstel van celmembraan op nanorietjes na toepassing van elektroporatiepulsen. STED-microfoto's van het membraan van levende A549-cellen bovenop nanostraws eerder, gedurende, 5, 30, en 60 min na het aanbrengen van laagspannings-EP door de nanorietjes. De membraanporiën beginnen na 30 min te sluiten en zijn 60 min na het uitschakelen van de EP volledig gesloten. Credit:
Dezelfde techniek zou uiteindelijk kunnen worden gebruikt om andere moleculen te transporteren om cellen te veranderen of zieke cellen te genezen.
Tot slot:is het gebruik van nanodiamanten duur? Nee, Elke Hebisch legt uit:de benodigde hoeveelheden zijn extreem klein. Ze worden gekocht in een fles waar ze in water worden gesuspendeerd, en kosten hetzelfde als reguliere antilichamen.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com