گروهی از محققان آمریکایی با استفاده از نانوذرات روشی برای روشن کردن درون سلول توسعه داده‌اند که می‌تواند فرایندهای کُند سلولی را نمایان سازد.
بهبود تصویربرداری درون‌سلولی
زمانی که فرایندهای پیچیده درون سلول را بررسی می‌کنیم، احتمال اینکه چیز مهمی را نادیده بگیریم زیاد است، مخصوصاً اگر در حال مطالعه تغییراتی باشیم که طولانی مدت بوده و به تصویربرداری با تفکیک‌پذیری فضایی بالا نیاز دارند. اما یک پژوهش جدید امکان موشکافی و مطالعه دقیق فعالیت‌هایی را که در طول ساعت‌ها و حتی روزها درون سلول اتفاق می‌افتد، فراهم آورده و بدین ترتیب این قابلیت را دارد که بسیاری از اسرار مربوط به پدیده‌های مقیاس مولکولی درون سلول را آشکار کند.
گروهی از محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) و موسسه ملی آلرژی و بیماری‌های واگیردار (NIAID) با استفاده از نانوذرات روشی برای روشن کردن درون سلول توسعه داده‌اند که می‌تواند این فرایندهای کُند را نمایان سازد. نانوذرات کاربردهای مختلفی دارند. نوعی از نانوذرات به نام نقاط کوانتومی وقتی در معرض نور قرار می‌گیرند، می‌درخشند. می‌توان این ذرات را با مواد آلی خاصی که به پروتئین‌های مربوط به بخش‌های خاص درون سلول متصل می‌شوند، روکش‌دهی کرد.
جیسیونگ هوآنگ، زیست‌فیزیکدانی که رهبری این گروه را بر عهده دارد، می‌گوید: «نقاط کوانتومی بیش از بسیاری از مواد رنگی آلی و پروتئین‌های فلورسانس که تاکنون برای روشن کردن درون سلول استفاده می‌شدند، دوام دارند. مزیت دیگر این ذرات این است که می‌توانند تغییرات فرایندهای سلولی را به صورت پیوسته پیگیری نمایند، در حالی که با استفاده از بسیاری از روش‌های با تفکیک‌پذیری بالا (همچون میکروسکوپی الکترونی) تنها به صورت لحظه‌ای می‌توان تصاویری از درون سلول تهیه کرد. حال می‌توانیم با استفاده از نقاط کوانتومی فرایندهای سلولی مربوط به حرکات پروتئین‌ها را مطالعه کنیم».
مطالعه گلبول‌های قرمز خون انسان که پروتئین‌های غشایی آنها هدفگیری شده و با نقاط کوانتومی برچسب‌زنی شده بودند، رفتار خوشه‌ای این پروتئین‌ها را آشکار ساخت. تعداد نقاط بنفش رنگ که نشان‌دهنده هسته انگل مالاریاست، با پیشرفت مالاریا افزایش می‌یابد. لوگوی NIST در پایین تصویر با استفاده از روش لیتوگرافی نوری روی فیلم نازکی از نقاط کوانتومی ایجاد شده است؛
این گروه تحقیقاتی ابتدا به تعیین ویژگی‌های نقاط کوانتومی پرداختند. به عنوان مثال، آنها از نقاط کوانتومی طراحی شده برای هدفگیری نوع خاصی از پروتئین مربوط به گلبول قرمز انسان که بخش‌هایی از یک ساختار شبکه‌ای را در غشای درونی سلول تشکیل می‌دهد، استفاد کردند. زمانی که این پروتئین‌ها به صورت خوشه‌ای در یک سلول سالم کنار هم جمع می‌شوند، ایجاد این شبکه موجب انعطاف‌پذیری مکانیکی سلول شده و در نتیجه سلول می‌تواند فشرده شده و از مسیرهای باریک و موئین عبور کند. اما زمانی که سلول به مالاریا مبتلا شود، ساختار این شبکه پروتئینی تغییر می‌کند.
تلاش‌های این محققان نشان داد زمانی که این پروتئین‌های غشایی به صورت خوشه‌ای کنار هم جمع می‌شوند، نقاط کوانتومی متصل به آنها نیز تجمع یافته و درخشش بیشتری می‌یابند. در نتیجه دانشمندان می‌توانند پیشرفت خوشه‌ای شدن را پیگیری کنند.
جزئیات این تحقیق در WIREs Nanomedicine and Nanobiotechnology منتشر شده است.
