محققان EPFL از رویکرد نانوپلاسمونیک برای مشاهده در زمان واقعی تولید و ترشحات سلولی، از جمله پروتئین‌ها و آنتی‌بادی‌ها استفاده کردند. پیشرفتی که می‌تواند به درمان سرطان، تولید واکسن و سایر روش‌های درمانی کمک کند.
یک ابزار نانویی مشاهده ترشح پروتئین در زمان واقعی را امکان‌پذیر کرد
ترشحات سلولی مانند پروتئین‌ها، آنتی‌بادی‌ها و انتقال‌دهنده‌های عصبی نقش اساسی در پاسخ ایمنی، متابولیسم و ارتباط بین سلول‌ها دارند. درک ترشحات سلولی برای توسعه درمان‌های بیماری مهم است، اما روش‌های فعلی فقط قادر به گزارش مقدار ترشحات هستند، بدون هیچ گونه جزئیات در مورد زمان و محلی که در آن تولید می‌شوند.
به تازگی محققان آزمایشگاه سیستم‌های بیونانوفوتونیک (BIOS) در دانشگاه ژنو یک رویکرد جدید تصویربرداری نوری ایجاد کرده‌اند که نمای چهار بعدی از ترشحات سلولی را ارائه می‌دهد. با قرار دادن سلول‌های جداگانه در چاه‌های میکروسکوپی در یک تراشه با روکش طلای نانوساختار و سپس القاء پدیده‌ای به نام رزونانس پلاسمونی بر روی سطح تراشه، آن‌ها قادر به ترسیم ترشحات در هنگام تولید، ضمن مشاهده شکل و حرکت سلول هستند.
از آنجا که این روش دیدگاه بی‌سابقه و دقیقی از نحوه عملکرد و برقراری ارتباط سلول‌ها را ارائه می‌دهد، دانشمندان معتقداند که روش آن‌ها، که اخیراً در مجله Nature منتشر شده است، پتانسیل فوق‌العاده‌ای برای توسعه دارویی و همچنین تحقیقات اساسی دارد.
هاتیس آلتوک از محققان این پروژه می‌گوید: «جنبه اصلی کار ما این است که به ما این امکان را می‌دهد تا سلول‌ها را به صورت جداگانه با قدرت بالا غربال کنیم. اندازه‌گیری‌های جمعی از پاسخ متوسط بسیاری از سلول‌ها، ناهمگونی آن‌ها را منعکس نمی‌کند در حالی که در زیست شناسی، همه چیز ناهمگن است، از پاسخ‌های ایمنی تا پاسخ به سلول‌های سرطانی، به همین دلیل درمان سرطان بسیار سخت است.»
در قلب روش دانشمندان یک تراشه نانوپلاسمونی ۱ سانتی‌مترمکعبی است که از میلیون‌ها سوراخ ریز و صدها اتاق برای سلول‌های جداگانه تشکیل شده است. این تراشه از یک بستر طلای نانوساختار شده پوشیده از مش پلیمری نازک ساخته شده است. هر محفظه پر از محیط سلولی است تا سلول‌ها را در طول تصویربرداری زنده و سالم نگه دارند.
قسمت نانوپلاسمونیک مورد تابش قرار می‌گیرد که باعث نوسان الکترون‌های طلا می‌شود. نانوساختار به گونه‌ای طراحی شده‌اند که فقط طول موج خاصی می‌تواند به آن نفوذ کند. هنگامی که چیزی – مانند ترشح پروتئین – بر روی سطح تراشه می‌شود، طیف تغییر می‌کند. یک حسگر تصویر CMOS (نیمه هادی اکسید فلز مکمل) و یک LED این تغییر را به تغییرات شدت در پیکسل های CMOS ترجمه می‌کند.
