211service.com
Žaibo varžtai ląstelėse
Naudodami naujas įtampai jautrias nanodaleles, mokslininkai nustatė, kad ląstelėse elektriniai laukai yra tokie pat stiprūs, kaip ir sukuriami žaibo varžtai. Anksčiau elektrinius laukus buvo galima matuoti tik ląstelės membranose, o ne pagrindinėje ląstelių dalyje. Neaišku, kas sukelia šiuos stiprius laukus ir ką jie gali reikšti. Tačiau dabar, kai įmanoma juos išmatuoti, mokslininkai tikisi sužinoti apie ligas, tokias kaip vėžys, tirdami šiuos elektrinius laukus.
Ląstelė elektrinė: Įtampai jautrūs dažai (raudoni) skleidžia raudoną ir žalią šviesą, kai apšviečiami mėlyna šviesa. Šie kapsuliuoti dažai leidžia išmatuoti elektrinius laukus ląstelių viduje.
Mičigano universiteto mokslininkai, vadovaujami chemijos profesoriaus Raulis Kopelmanas įtampai jautrių dažų kapsulių polimerinėse sferose, kurių skersmuo vos 30 nanometrų. Kai apšviečiama mėlyna šviesa, įtampai jautrūs dažai skleidžia raudonos ir žalios šviesos mišinį; tiksliam skleidžiamos šviesos dažniui įtakos turi vietinių elektrinių laukų stiprumas, todėl mokslininkai gali išmatuoti tuos laukus. Išbandęs šias nanodaleles smegenų vėžio ląstelių vidiniame skystyje, Kopelmanas rado net 15 milijonų voltų vienam metrui elektrinius laukus, galbūt penkis kartus stipresnius už žaibo strypo lauką.
Jie sukūrė įrankį, leidžiantį pažvelgti į ląstelių pokyčius labai vietiniu lygmeniu, sako Piotras Grodzinskis , Nacionalinio vėžio instituto direktorius Nanotechnologijų aljansas vėžio srityje . Tradiciniai ligų tyrimo audinių lygmeniu metodai išskiria ląstelių skirtumus. Grodzinskis teigia, kad daugelis vėžio tyrimų pokyčių per pastaruosius kelerius metus buvo labiau reaktyvūs, siekiant sukurti diagnostiką, leidžiančią užklupti ligą ankstyvosiose stadijose ir geriau numatyti, į kokius vaistus pacientai reaguos. Nepaisant to, kaip toli buvo pasiektas vėžio gydymas, vėžio progresavimo būdas ląstelių lygiu vis dar nėra gerai suprantamas. Suprasdami geriau, mokslininkai tikisi toliau tobulinti diagnostiką ir individualizuotą priežiūrą. Ši plėtra yra bandymas pradėti naudoti nanoskalės priemones, kad suprastų, kaip vystosi liga, sako Grodzinskis.
Jerry S.H. Lee , nanotechnologijų projektų vadovas taip pat Nacionaliniame vėžio institute, teigia, kad Kopelmano tyrimai sustiprina nanoskalės įrankių rinkinį, kurį mokslininkai kuria, kad ištirtų ląstelių fizines savybes, pavyzdžiui, specialius mikroskopinius zondus, skirtus ląstelių standumui matuoti. (Žr. Vėžio ląstelių pojūtis.) Per pastarąjį dešimtmetį mokslininkai pagerino vėžio diagnozę tirdami baltymų žymenis ir genetinius parašus. Dabar jie galvoja apie tai, kaip nanotechnologijos gali sukurti įrankius, leidžiančius pažvelgti į papildomus ženklus, tokius kaip elektriniai laukai, sako Lee.
Įtampai jautrūs dažai nėra naujiena. Dešimtmečius neurologai juos naudojo, kad išmatuotų įtampą tarp ląstelių membranų, tirdami, kaip nervų ląstelės generuoja ir reaguoja į elektros krūvius. Tačiau Kopelmanas sako, kad neįmanoma kontroliuoti šių dažų patalpinimo ląstelėse. Jie yra hidrofobiniai ir kaupiasi ląstelių membranose, todėl nebuvo įmanoma jų panaudoti tiriant citozolį, didžiąją ląstelės vidaus dalį. Kopelmanas taip pat sako, kad šie dažai gali reaguoti su fermentais ir kitomis ląstelių molekulėmis. Jo inkapsuliuoti dažai nėra hidrofobiniai ir gali veikti bet kurioje ląstelės vietoje, ne tik membranose. Kadangi jo kapsuliuotus dažus galima patalpinti į ląstelę su didesniu valdymo laipsniu, Kopelmanas juos lygina su voltmetrais. Nano voltmetrai netrukdo [korinio ryšio] aplinkai, ir jūs galite valdyti, kur juos įdėti, sako jis.
Stiprių elektrinių laukų buvimas tarp ląstelių membranų pripažįstamas kaip pagrindinis ląstelių biologijos faktas. Išlaikant įkrautų molekulių ir jonų gradientus, galima atlikti daugybę ląstelių funkcijų – nuo ląstelės tūrio valdymo iki nervų ir raumenų ląstelių elektros iškrovų.
Tačiau stebina faktas, kad ląstelės turi vidinius elektrinius laukus. Kopelmanas pristatė savo rezultatus metiniame susirinkime Amerikos ląstelių biologijos draugija šį mėnesį. Kopelmanas sako, kad matavimai nebuvo skeptiškai nusiteikę. Bet mes neturime interpretacijos.
Danielis Chu Vašingtono universiteto Sietle sutinka, kad Kopelmano darbas yra įrodymas, jog ląstelės turi vidinius elektrinius laukus. Tai neabejotinai bus svarbu, bet dar niekas į tai nežiūrėjo, sako Chu.
Grodzinskis sako, kad įdomus voltmetrų pritaikymas bus ištirti, ar sveikų ir sergančių ląstelių elektriniai signalai skiriasi ir ar skirtingos ligos stadijos gali turėti būdingų elektrinių parašų. Norėdami įvertinti šios technikos gyvybingumą, mokslininkai turės pradėti susieti ją su biologija, tirdami klinikos ląstelių linijas, sako Grodzinskis. Tai pirmoji demonstracija.