Наноигла: малый размер, огромные возможности
Исследователи из Университета Иллинойса разработали проникающую через мембрану наноиглу для целевой доставки одной или нескольких молекул в цитоплазму или ядро живых клеток. Помимо транспортировки крошечных количеств груза, наноигла также может использоваться как электрохимический зонд и оптический биосенсор.
«Доставка с помощью наноиглы — это мощный новый инструмент для изучения биологических процессов и биофизических свойств на молекулярном уровне внутри живых клеток», — заявил Мин-Фэн Ю, профессор машиностроения и ведущий автор статьи, принятой к публикации в Nano Letters.
В работе исследователи описывают доставку, обнаружение и отслеживание индивидуальных флуоресцентных квантовых точек в цитоплазме и ядре клетки. Квантовые точки могут использоваться для изучения молекулярной механики и физических свойств внутри клеток.
Как создается наноигла:
- За основу берётся жёсткая, но упругая нанотрубка из нитрида бора.
- Нанотрубка крепится к концу стеклянной пипетки для удобства работы.
- Покрывается тонким слоем золота.
- Молекулярный груз присоединяется к золотой поверхности через молекулы-линкеры.
- При помещении в цитоплазму или ядро клетки связи с линкерами разрываются, высвобождая груз.
Диаметр наноиглы составляет около 50 нанометров, что обеспечивает минимальное вторжение при проникновении через клеточные мембраны.
Процесс доставки можно точно контролировать, отслеживать и записывать — цели, которых не удавалось достичь в предыдущих исследованиях.
Перспективы применения:
- Изучение процессов: Количественный анализ биологических процессов в ядре и цитоплазме, понимание мобильности отдельных белков, молекул ДНК или РНК.
- Работа с отдельными молекулами: Доставка малого числа молекул или наночастиц с пространственной и временной точностью открывает новые стратегии для биологических исследований на уровне одной молекулы.
- Наблюдение и манипуляция: Комбинация с молекулярными зондами (квантовые точки, магнитные наночастицы) потенциально позволяет одновременно наблюдать и манипулировать отдельными молекулами.
- Широкий спектр исследований: Наноиглы могут служить электрохимическими зондами и оптическими биосенсорами для изучения клеточной среды, стимуляции биологических процессов и исследования влияния наночастиц на физиологию клетки.