SEM-bild av FND som används i denna studie. Kreditera: Små (2021). DOI:10.1002/smll.202006421
Hur konstigt det än låter, många forskare har försökt placera extremt små diamanter inuti levande celler. Varför? Eftersom nanodiamanter är genomgående ljusa och kan ge oss unik kunskap om cellers inre liv under lång tid. Nu har fysikforskare vid Lunds universitet i Sverige lyckats injicera ett stort antal nanodiamanter direkt i cellens inre.
Diamanter är inte bara eftertraktade för sin skönhet, men också för deras unika självlysande egenskaper, åtminstone bland forskare. Till skillnad från andra fluorescerande material, de bleker inte.
"Vi tänker faktiskt på dem som ett färgämne. Dessutom, de är biokompatibla, säger Elke Hebisch, forskare vid fasta tillståndets fysik vid Lunds universitet.
Tillsammans med professor Christelle Prinz, hon har "injicerat" fluorescerande diamanter i nanostorlek i levande celler.
Som forskare, att ha en sådan reporter från en cell har många fördelar:att få ny kunskap om cellen, samt övervaka vad som händer inne i cellen över tid.
"Särskilt det senare skulle vara ett stort steg framåt, eftersom det för närvarande är möjligt att ta ögonblicksbilder av, till exempel, proteiner i en cell, men svårt att följa förändringar över tid, " förklarar Elke Hebisch.
Vad skulle forskare vilja veta? Det kan handla om att skilja friska celler från sjuka, rikta in sig på sjukdomsframkallande proteiner och andra proteiner inom en specifik cell, eller övervakning av variationer i temperatur och pH-nivåer. Den kunskap som erhålls skulle kunna vara ren grundforskning men kan också användas för att förstå sjukdomar och utveckla läkemedel.
Snabb och högeffektiv intracellulär leverans av FND via nanostraw-assisterad injektion, i jämförelse med lågavkastande FND-leverans genom inkubation. a) Översta panelen:Schema över den intracellulära FND-leveransen via inkubation. Mitt- och bottenpanel:Konfokala fluorescensmikroskopbilder (xy, xz, och yz-skanningar) av levande A549-celler efter 1 och 24 timmars inkubation i FND-innehållande medium. b) Översta panelen:Schema över nanostraw-assisterade FND-injektioner. Nedre panel:Konfokal fluorescensmikroskopibild av levande celler på nanostraw avbildad 5 min efter FND-leverans. På alla bilder, FND-signalen visas i grönt-gult-rött, beroende på pixelintensiteten, och cellkärnans signal visas i blått. Alla bilder är 2D-projektioner av den maximala pixelintensiteten som erhålls från 3D (XYZ) provskanningar. För alla bilder, bakgrundsljudet motsvarar tre räkningar. c) Kvantifiering av den internaliserade FND-signalen:Integrerad FND-pixelintensitet normaliserad till cellarea (±S.E.M.) bedömd för de två FND-leveransmetoderna som presenteras i (a) och (b). n.s.:p > 0,05; ****:p ≤ 0,0001, tvåsidigt Mann–Whitney–Wilcoxon U-test. Kreditera: Små (2021). DOI:10.1002/smll.202006421
Andra forskare har tidigare försökt göra samma sak, men diamanterna togs sedan hand om av cellens "städare, "de så kallade lysosomerna, som snabbt kapslade in det främmande ämnet.
"I det scenariot, de är inte användbara eftersom de är fångade i lysosomer och inte kan interagera med cellkomponenterna. Andra har lyckats få in diamanterna i cellen en cell i taget, men det är alldeles för tidskrävande för att bli ett realistiskt alternativ, säger Christelle Prinz.
Cellmembranåtervinning på nanostrån efter applicering av elektroporationspulser. STED-mikrofotografier av membranet av levande A549-celler ovanpå nanostrån innan, under, 5, 30, och 60 min efter applicering av lågspännings-EP genom nanostråna. Membranporerna börjar stängas efter 30 min och stängs helt 60 min efter att EP stängts av. Kreditera:
Samma teknik skulle så småningom kunna användas för att transportera andra molekyler för att förändra celler eller läka sjuka celler.
Till sist:Är det dyrt att använda nanodiamanter? Nej, Elke Hebisch förklarar—de mängder som behövs är extremt små. De köps i en flaska där de hängs upp i vatten, och kostar lika mycket som vanliga antikroppar.
