Флуоресцентные наночастицы как фонарики в живых клетках
Учёные из Университета Твенте (Нидерланды) использовали оптические свойства флуоресцентных наночастиц, чтобы расширить возможности микроскопии одиночных клеток. С помощью наночастиц им удалось объединить две разные оптические микроскопические методики на одной клетке, что открывает новые возможности для клеточной визуализации. Результаты работы группы биофизической инженерии Института нанотехнологий MESA+ опубликованы в Nano Letters.
Использованные наночастицы — «квантовые точки» — заменяют традиционные флуоресцентные метки, которые заставляют биомолекулы клетки светиться под микроскопом. Хотя флуоресцентная микроскопия остаётся ключевым инструментом для изучения биологических процессов в живых клетках, её сочетание с возможностями внутриклеточного химического анализа методами колебательной спектроскопии (например, рамановской микроскопии) было бы ещё информативнее.
Обычные флуоресцентные метки для этого не подходят, так как их сильная флуоресценция заглушает слабые собственные рамановские сигналы клетки. Голландские исследователи показали, что используя квантовые точки, излучающие свет в диапазоне, хорошо отделённом от рамановских сигналов, флуоресцентную микроскопию действительно можно сочетать с рамановской на одной клетке.
Колебания внутри клеток
Методы на основе колебательной спектроскопии способны детектировать специфические колебания внутри биомолекул клетки (таких как ДНК, белки и липиды), что делает их мощным инструментом для «химического фингерпринтинга» клеток. В отличие от флуоресцентной микроскопии, колебательная спектроскопия не требует метки интересующих биомолекул, что является большим преимуществом.
В статье продемонстрированы два применения гибридной флуоресцентно-рамановской методики:
- При облучении белых кровяных клеток УФ-светом с длиной волны 413 нм можно детектировать и визуализировать по клетке рамановский сигнал от фермента, критически важного для врождённого иммунного ответа. Флуоресцентный сигнал от поглощённых клетками наночастиц квантовых точек визуализируется отдельно.
- Использование света с длиной волны 647 нм позволяет раздельно детектировать рамановские сигналы от клеточных белков и липидов и флуоресцентный сигнал от наночастиц.
Учёные ожидают, что комбинация микроскопий откроет новые возможности: например, наночастицы можно покрыть антителами к маркерным белкам раковых клеток. В этом случае квантовые точки будут служить «фонариком», подсвечивающим специфические клетки, которые затем можно детально проанализировать химически с помощью рамановской микроскопии.