-
مشاهده ي مرگ سلولي با استفاده از نقاط كوانتومي
محققان دانشگاه Twente در هلند يك ابزار نقطه كوانتومي توسعه داده‌اند كه مي‌تواند فرآيند مرگ برنامه‌ريزي شده سلولي يا Apoptosis را شناسايي كرده و از آن تصويربرداري كند. اين كار با هدف كمك به محققان براي درك بهتر چگونگي آغاز فرآيند مرگ سلولي توسط داروهاي ضدسرطان صورت گرفته است.
دكتر Albert van den Berg و همكارانش اين نانوروبشگر مرگ Apoptosis را با استفاده از نقاط كوانتومي كه به شدت به پروتئين طبيعي Annexin V متصل مي‌شود، توسعه داده‌اند. Annexin V به مولكولي با نام Phosphatidylserine كه جزئي از غشاي سلولي بوده و در مراحل اوليه Apoptosis در معرض محيط خارج از سلول قرار مي‌گيرد، متصل مي‌شود.
محققان دريافتند كه زماني كه نقاط كوانتومي به Annexin V متصل شوند، روي سطح سلولي كه در حال مرگ برنامه‌ريزي شده مي‌باشد، جمع مي‌شوند. با اين حال كار كردن با سلول‌هايي كه با Annexin V پوشيده شده‌اند، مشكل مي‌باشد، زيرا در محلول به صورت خوشه درمي‌آيند. محققان دريافتند استفاده از نقاط كوانتومي پوشيده شده با پلي اتيلن گليكول (PEG) مي‌تواند مشكل خوشه‌اي شدن سلول‌ها را كاهش دهد. با اين حال اين محققان از روش ديگري استفاده نمودند. آنها از يك جفت مولكول اتصال‌دهنده كه Annexin V و نقاط كوانتومي را پس از اتصال Annexin V به سطح سلول در حال مرگ، به هم پيوند مي‌دهند، بهره بردند.
محققان براي انجام اين كار، از استرپتاويدين و بيوتين استفاده كردند. اين دو مولكول به صورت اختصاصي غيرمستقيم و با اشتياق به يكديگر متصل مي‌شوند. آنها استرپتاويدين را به نقاط كوانتومي و بيوتين را به Annexin V متصل نمودند.
محققان براي آزمايش اين روش، ابتدا سلول‌ها را در معرض عامل ضدسرطان camptothecin، كه به عنوان ماده آغازگر مرگ سلولي شناخته شده است، قرار دادند. سپس Annexin V نشان‌دار شده توسط بيوتين را به سلول‌ها اضافه نموده و پس از يك تأخير مناسب جهت اطمينان از اتصال Annexin V به مولكول‌هاي Phosphatidylserine موجود روي سطح سلول‌ها، نقاط كوانتومي نشان‌دار شده توسط استرپتاويدين را به مخلوط اضافه كردند. محققان 60 دقيقه بعد از سلول‌ها تصويربرداري كرده و توانستند سلول‌هايي را كه در معرض مرگ سلولي برنامه‌ريزي شده قرار داشتند، با قطعيت نشان دهند.
سپس محققان نشان دادند كه چون نقاط كوانتومي همانند ساير مواد رنگي با گذشت زمان كم‌رنگ نمي‌شوند، مي‌توان از اين نشان‌گرهاي نانومقياس براي پي‌گيري مرگ سلولي برنامه‌ريزي شده درون سلول زنده استفاده كرد. اين ويژگي مي‌تواند در مطالعه همزمان (بلادرنگ) با هدف كشف داروهاي ضدسرطان جديد بسيار ارزشمند باشد.
جزئيات اين كار در مقاله‌اي با عنوان:
"Quantum dots based probes conjugated to Annexin V for Photostable apoptosis detection and imaging"
در مجله Nano Letters منتشر شده است
-
افزايش ظرفيت حافظه ي نانو ذرات با ويروسها
محققان دانشگاه كاليفرنيا نوع جديدي از حافظه ديجيتالي مبتني بر نانوذرات معدني پلاتين درون ويروس موزائيك توتون (TMV) تهيه كرده‌اند. اين كار منجر به توسعهادوات الكترونيكي زيست سازگار مي‌شود.
در سال‌هاي اخير محققان، موادزيستي منحصر به فردي را با نانوساختار كردن مولكول‌هاي زيستي به دست آوردند و همراه مواد معدني در حسگرهاي زيستي استفاده كرده‌اند. محققان UCLA با استفاده از سيستم زيستي هيبريدي كه قادر است اطلاعات ديجيتالي را ذخيره كند اين ايده را يك گام به جلوتر بردند.
Yang yang رهبر اين تيم تحقيقاتي گفت: اين ابزار الكترونيكي، خاصيت حافظه منحصر به فرد دارد و مي‌تواند به عنوان يك حافظه الكترونيكي عمل كند به طوري كه حالت‌هاي هدايت آن به وسيله يك ولتاژ bias كنترل شود. اين حالت‌ها غيرفرار بوده و به صورت ديجيتالي قابل تشخيص است."
ويروس TMVداراي يك لوله 300 نانومتري بوده كه هسته‌اي از جنس RNA و پوسته‌اي پروتئيني دارد. طبق مطالعه محققان، ساختار سيم مانند و نازك اين ويروس باعث مي‌شود تا نانوذرات به راحتي به آن متصل شوند. در اين حالت، به طور ميانگين 16 يون پلاتين با بار مثبت به هر ويروس متصل مي‌شود. اين حافظه با انتقال بار از RNA به نانوذرات پلاتين تحت اعمال ميدان الكتريكي بالا عمل مي‌كند، كه پروتئين سطح TMV به عنوان يك سد انرژي عمل كرده و بار به دام افتاده را پايدار مي‌كند.
به گفته اين تيم تحقيقاتي، هيبريد TMV يك زمان دسترسي در حد ميكروثانيه دارد. (اين زمان حدفاصل زمان درخواست ذخيره‌سازي و زمان شروع ذخيره‌سازي است). اين محدوده زماني قابل مقايسه با حافظه‌هاي فلش رايج است.
سطح ويژه TMV آن را به يك بستر ايده‌آل براي نظم دادن به نانوذرات تبديل مي‌كند كه مي‌تواند به گروه‌هاي ويژه مانند هيدروكسيل و كربوكسيل در سطح بچسبد. هسته RNA درون TMV مانند يك دهنده بار به نانوذرات و روكش پروتئيني مانند يك سد انتقال بار عمل مي‌كند.
علاوه بر اين ذخيره‌سازي اطلاعات به صورت غيرفرار است يعني نيمي از اطلاعات حتي در صورت قطع شدن ناگهاني برق حفظ مي‌شوند. به گفته آنها، اين دستگاه هنوز نياز به كوچك‌تر كردن دارد تا بتوان اطلاعات بيشتري روي آن ذخيره كرد و همچنين سرعت گردش اطلاعات افزايش يابد. Yang مي‌گويد: "موضوعات ديگر كه در آينده مورد بررسي قرار خواهد گرفت زمان نگهداري اطلاعات، مصرف برق، يكپارچه‌سازي درايورهاي مورد نياز جهت خواندن و نوشتن هر بيت اطلاعات است كه به منظور بهينه‌سازي سيستم مورد نياز مي‌باشند."
در نگاهي وسيع‌تر، اين دستگاه روزي به عنوان بافت زيستي كامل براي مصارف درماني و يا در صنعت الكترونيك سازگار با موجوات زنده به كار گرفته خواهد شد.
نتايج كار اين محققان در مجله Nature Nanotechnology,1, 72 به چاپ رسيده است.
