Kan det finnas ett sätt att kemiskt manipulera små, begränsade områden på cellulära ytor? Forskare har utvecklat en mikrofluidisk sond för att skicka ett flöde av fria radikaler på levande celler och spåra resultatet med hjälp av fluorescensavbildning. Som beskrivs i tidningen Angewandte Chemie , detta tillvägagångssätt gör det möjligt för första gången att generera en reaktionszon av fria radikaler med kontrollerad storlek och koncentration för subcellulär forskning.

Fria radikaler är viktiga stimulanser för celler. När levande celler utsätts för radikaler, de utvecklar intensiva reaktioner som kan leda till cellskador eller till och med dödsfall. Många läkemedel mot cancer är baserade på verkan av fria radikaler som skickar cancerceller till döds.

Dock, forskare har svårt att forska om levande cellers reaktioner på radikaler på ett verkligt kontrollerat sätt. Fria radikaler är instabila och reagerar med sin omgivning innan de når sina mål. Ett team av vetenskapsmän ledda av Jin-Ming Lin från Tsinghua University, Peking, har nu utvecklat en mikrofluidisk metod för att kontinuerligt generera ett flöde av fria radikaler för subcellulär manipulation.

För att göra radikalerna, forskarna valde ett mikrofluidiskt tvåkomponentsystem. I denna inställning, en mikrokanal innehöll en lösning av enzymer som kan klyva väteperoxid. En annan kanal innehöll en lösning av väteperoxid och ett organiskt färgämne. Båda kanalerna nedsänktes med sina ändar i en näringslösning där en levande cell placerades precis under kanaländarna. En tredje kanal med ett uppåtriktat flöde såg till att vätskorna som lämnade mikrokanaländarna möttes i mittläget, bildar en begränsad reaktionszon.

Enligt författarna, denna uppställning säkerställde att reaktionszonen hade storleken på endast några mikrometer. I denna zon, enzymet pepparrotsperoxidas skulle reagera med väteperoxiden för att bilda reaktiva enzymmellanprodukter, som sedan reagerade med det organiska färgämnet för att ge en organisk radikal. Omedelbart efter deras generation, färgämnesradikalerna skulle då attackera cellen placerad direkt under reaktionszonen.

Efter tiotals sekunder av komponentflöde och radikal attack, forskarna observerade att en liten fläck som avgav klarröd fluorescens hade uppstått på cellmembranet. Spårar denna plats över tid, forskarna fann att den långsamt vandrade runt på cellytan.

Författarna säger att den lilla fluorescerande fläcken och dess rörelse framhäver förmågan hos den mikrofluidiska metoden att manipulera små delområden på cellytan. "I motsats till lipofila spårämnen, som färgar hela cellen, det är övertygande att de fria radikalerna som genereras endast angriper den subcellulära målregionen av den enskilda cellen, " de bråkar.

En speciell tillämpning fascinerar författarna:de föreställer sig att använda den mikrofluidiska sonden som en "penna" för celler. "Detta kommer att göra det möjligt för oss att direkt skriva text eller rita grafik på enskilda celler för personlig cellmarkering eller konstverk, " förklarar de.