Nanodiamantele din celule ar putea ajuta la înțelegerea procesului de dezvoltare al cancerului. Cum funcționează procesul

Nanodiamantele din celule ar putea ajuta la înțelegerea procesului de dezvoltare al cancerului. Cum funcționează procesul

De-a lungul anilor, oamenii de știință au reunit o gamă uimitoare de markeri microscopici pe care îi pot așeza în celule ori de câte ori au nevoie să eticheteze și să observe părți distincte ale interiorului unei celule. O astfel de etichetare este utilizată pentru o gamă largă de cercetări, inclusiv pentru cercetarea cancerului.

Dar strecurarea acestor markeri în celule, prin membrana care îi protejează de substanțe nedorite, este departe de a fi ușoară. Crearea unei rupturi prea largi în membrana celulară la injectarea markerilor poate fi fatală pentru celulă. În plus, odată ce sunt introduși în interior, mulți markeri sunt, de fapt, toxici – și fie sunt atacați de celulă, fie duc la dispariția acesteia.

În căutarea unor markeri non-toxici, oamenii de știință au folosit nanodiamante. Nanodiamantele fac legături excelente în interiorul celulelor, dar încă nu apar în seturile de instrumente ale oamenilor de știință, deoarece intrarea lor în celulă fără a deteriora membrana s-a dovedit prea dificilă.

Condusă de supervizorul Christelle Prinz de la NanoLund, Universitatea Lund, o echipă de cercetători a creat un nou mod de a strecura nanodiamantele în celule, fără a provoca daune sau a provoca celula să le atace. Noua tehnică îi va ajuta pe oamenii de știință să studieze proprietățile celulelor vii la nivel molecular, dar ar putea deveni și un nou instrument care să ne ajute să înțelegem mai multe despre bolile celulare precum cancerul și Alzheimer.

Această tehnică științifică poate ajuta la o mai bună înțelegere a cancerului

Corpurile noastre sunt construite din aproximativ 40 de trilioane de celule, variind între 1 și 100 micrometri. Unele dintre aceste celule se îmbolnăvesc uneori – provocând cancer în diferite țesuturi sau boli neurologice, cum ar fi Alzheimer în celulele creierului. Prin monitorizarea celulelor bolnave, cercetătorii pot afla mai multe despre originile și dezvoltarea acestor boli.

Microscoapele pot arunca o privire în interiorul unei celule, dar sunt slabe în a discerne o celulă bolnavă de omologul său sănătos. Pentru o monitorizare mai detaliată, cercetătorii etichetează celulele cu markeri biologici care expun mai multe despre ceea ce se întâmplă în interiorul celulelor.

Markerii biologici existenți, cum ar fi coloranții organici și proteinele fluorescente, pot expune unele dintre condițiile dintr-o celulă pe care cercetătorii le pot studia. Dar acești markeri ucid adesea celula, limitându-și utilitatea pentru studii celulare pe termen lung. Nanodiamantele, pe de altă parte, nu ucid celulele – motiv pentru care acum sunt folosite de cercetători în știința celulară.

În mod crucial, nanodiamantele sunt biocompatibile: sunt complet inofensive și netoxice atunci când sunt plasate în țesutul viu. Asta înseamnă că se pot ascunde incognito în celulele noastre. Odată ajunse în interior, nanodiamantele strălucesc în interiorul celulelor – trimițând informații înapoi cercetătorilor sub formă de lumină fluorescentă, a cărei lungime de undă se modifică în funcție de pH-ul sau temperatura din celulă.

În ciuda conotațiilor lor de lux, nanodiamantele sunt relativ ieftine pentru cercetători – costând cam la fel ca biomarkerii existenți

Nu este ușor să introduci nanodiamante într-o celulă. Membranele celulare au dezvoltat un aparat de protecție impresionant pentru a păstra intrușii nedoriți afară. Pentru a strecura nanodiamantele, trebuie fie să sperăm că celulele le vor invita în mod voluntar – un proces foarte lent și ineficient – fie că trebuie să forțăm intrarea lor prin membrana celulară.

Chiar și după o infiltrare reușită, nanodiamantele riscă să fie înghițite de lizozomii unei celule, care este “garda de corp” a unei celule. Biomarkerii capturați și limitați în lizozomi sunt de puțin folos pentru cercetătorii care încearcă să observe întreaga celulă a cancerului.

Astfel, s-a dezvoltat o nouă metodă pentru a strecura un număr mare de nanodiamante în celule, în mare parte nedetectate de lizozomi și fără a deteriora celula în sine. Abordarea combină un câmp electric foarte blând, care facilitează deschiderea membranei celulare, cu așa-numitele „nanostraws” – cum ar fi paiele de băut, dar nanoscopic de mici.

Noua tehnică este de aproximativ 300 de ori mai rapidă decât simpla incubare a celulelor într-o soluție de nanodiamante și așteptarea ca unele dintre ele să treacă în mod natural în celulă. De asemenea, a înjumătățit prinderea nanodiamantelor din lizozomi, permițând astfel unei porțiuni mari din nanodiamantele livrate să rămână libere și mobile în interiorul celulei: o infiltrare de succes.

Deoarece nanodiamantele pot raporta în timp temperatura sau aciditatea diferitelor părți ale unei celule, sperăm că tehnica de infiltrare a nanodiamondelor ar putea ajuta la identificarea și urmărirea cancerului sau a celulelor creierului care sunt implicate în boala Alzheimer. Și, dacă cercetătorii pot găsi o modalitate de a împerechea nanodiamantele cu anumite substanțe chimice, ar putea găsi și modalități și mai rafinate de a spiona condițiile din elementele fundamentale ale corpului nostru.

DĂ PLAY ȘI FII MAI INFORMAT DECÂT PRIETENII TĂI
Citește și: