محققان برای تحقیق در مورد فرایندهای سلولی، نیازمند یک وسیله کوچک و قابل کنترل برای عبور در سرتاسر غشای ظریف سلول هستند. نانولوله‌های کربنی با هندسه شبه‌سوزنی، الاستیسیته و مقاومت بالا، نشان داده‌اند که می‌توانند این کار را انجام بدهند. اخیراً محققانی از دانشگاه کالیفرنیا در آزمایشگاه ملی برکلی لارنس، نانوتزریق‌کننده‌ای مبتنی بر نانولوله کربنی ساخته‌اند که می‌تواند بدون هیچ صدمه‌ای به غشا (حتی بعد از یک ساعت استفاده پیوسته) به داخل یک سلول نفوذ کند. در روش‌های قبلی فقط بعد از چند ثانیه، غشا آسیب می‌دید.
کاوش درون سلول‌ها با سوزن‌های نانولوله‌ای
محققان برای تحقیق در مورد فرایندهای سلولی، نیازمند یک وسیله کوچک و قابل
کنترل برای عبور در سرتاسر غشای ظریف سلول هستند. نانولوله‌های کربنی با
هندسه شبه‌سوزنی، الاستیسیته و مقاومت بالا، نشان داده‌اند که می‌توانند
این کار را انجام بدهند. اخیراً محققانی از دانشگاه کالیفرنیا در آزمایشگاه
ملی برکلی لارنس، نانوتزریق‌کننده‌ای مبتنی بر نانولوله کربنی ساخته‌اند که
می‌تواند بدون هیچ صدمه‌ای به غشا (حتی بعد از یک ساعت استفاده پیوسته) به
داخل یک سلول نفوذ کند. در روش‌های قبلی فقط بعد از چند ثانیه، غشا آسیب می‌دید.
زینک چن، یکی از این محققان، گفت: «این
اولین تزریق‌کننده سلولی با کنترل فضایی در مقیاس نانومتری است که می‌تواند
تعداد مشخصی مولکول تحویل داده و به غشای سلول صدمه نزند. هر چه اختلال
برای یک سلول کمتر باشد، برای سیستم‌های مورد مطالعه بهتر است. در هنگام
تزریق یا تحویل سلولی، اگر صدمات وارد شده به سلول خیلی زیاد باشد، سلول
می‌میرد».
این دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که توانایی این نانوتزریقکننده در غلبه
بر مانع غشای پلاسما، نقشی کلیدی در زیست‌شناسی سلولی آزمایشگاهی، بازی
خواهد کرد. همچنین این نانوتزریقکننده راهی برای تزریق کردن محموله‌هایی
از قبیل DNA، RNA، پلیمرها، باکتری‌ها و دیگر ذرات، را پیشنهاد می‌کند.
یک سوزن نانولوله‌ای با قطر یک نانومتر (حدوداً مشابه یک پروتئین) سوراخی
که ایجاد می‌کند به قدری است که سریعاً به‌وسیله نفوذ لیپید ترمیم می‌یابد
(حرکت بی‌اختیار ذرات برای رسیدن به‌تعادل).
این محققان برای انجام آزمایش، یک نانولوله چند‌دیواره را به نوک یک
میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) متصل کردند. این AFM جابه‌جایی سوزن را با دقت
نانومتری کنترل و به همان خوبی نیروهای روی غشای سلولی را اعمال و مونیتور
می‌کرد. در این آزمایش محموله تزریقی شامل نقاط کوانتومی بود. این نقاط
کوانتومی نانوذرات فلورسانت برای ردیابی ذرات منفرد داخل یک سلول بودند.
این دانشمندان برای بارگذاری و رهاسازی این محموله، از یک ماده مرکب مبتنی
بر دی‌سولفید استفاده کردند. در محیط اکسید‌کننده خارج سلول، دی‌سولفید
پایدار و متصل به نقاط کوانتومی است، در محیط احیاکننده داخل سلول،
پیوندهای دی‌سولفید شکسته‌شده و نقاط کوانتومی را رها می‌کند.
این دانشمندان با ردیابی ذرات منفرد، می‌توانند مستقیماً حرکات نقاط
کوانتومی داخل سلول را مشخصه‌یابی کنند. دوره طولانی و تکرار زیاد تزریق در
داخل سلول‌های زیستی، به‌صورت کاملاً امیدوار‌کننده‌ای، این نانوتزریقکننده
زیست‌سازگار را برای تحقیقات آینده دانشمندان و تحویل مواد به داخل سلول‌های
منفرد، مفید خواهند کرد.
چن گفت: «تحویل ژن قطعاً یکی از کاربردهای بالقوه آن است، همچنین این روش
جدید زمینه را برای مطالعه گستره وسیعی از فرآیندهای داخلِ سلول، مهیا می‌کند».
نتایج این تحقیق در مجله Proceedings of National Academy of Sciences
منتشر شده‌است.
