Baserat på principen om interaktion mellan materia och ljus, en ny metod har utvecklats för att spåra och observera den Brownska rörelsen hos snabbrörliga nanometerstora molekyler, och mäta de olika fluorescenssignalerna för varje biologisk nanopartikel.

Systemet för nanopartikelspårningsanalys (NTA) är den mest använda metoden för kvantifiering av nanopartiklar i världen. Det är en metod som observerar och spårar en grupp av nanopartiklar i en fångad bild som en enda partikelenhet. Nyligen, ett POSTECH-forskarteam – ledd av Dr. Siwoo Cho och Ph.D. kandidat Johan Yi från institutionen för maskinteknik – lyckades mäta mängden, storlek, och ljusstyrkan för spritt ljus genom NTA och mätte vidare de olika fluorescenssignalerna för individuella partiklar.

Forskargruppen utvecklade ett fluorescensbaserat nanopartikelspårningsanalyssystem (NTA) för att karakterisera storleken och proteinuttrycket hos individuella extracellulära vesiklar (EV). I detta system, ett ark med lasrar med fyra olika våglängder lyste på elbilarna enligt ett programmerat schema, tillhandahåller spridningsbilder interkalerade av tre fluorescerande bilder. Storleken, förhållande, och spritt ljus av tusentals enskilda partiklar observerades, och ett sexdimensionellt värde sammansatt av tre olika fluorescens erhölls.

Genom att använda detta föreslagna NTA-system, forskarna mätte fördelningen av specifika proteiner i elbilar (t.ex. exosomer), som är biologiska nanopartiklar, på individuella partikelnivåer och analyserade förhållandet mellan proteinerna.

Detta NTA-system gör det möjligt för användaren att observera nanopartiklarna under analys och erhålla kvantitativa data för enskilda eller alla nanopartiklar omedelbart efter att provet laddats utan att behöva en kontrollgrupp. Det gör det möjligt för forskarna att observera celler på molekylär nivå för att få viktiga ledtrådar för att förstå olika livsprocesser.

Till exempel, eftersom systemet riktar sig till alla typer av nanopartiklar, den kan användas för miljöövervakning som fint damm, bio-nanopartikelanalys för virusforskning och -utveckling, och sjukdomsdiagnostik och bioövervakning genom nanopartikelanalys av olika kroppsvätskor.

"Det multiplexfluorescensbaserade NTA-systemet som utvecklats i denna studie gör det möjligt för forskare att analysera sambandet mellan olika proteiner i exosomer, " förklarade professor Jaesung Park vid POSTECH. "Vi förväntar oss att det kommer att bidra väsentligt till utvecklingen av industrier och forskning relaterad till exosomer i framtiden."