(PhysOrg.com) -- I veri nano-aghi in grado di interrogare piccole cellule senza causare danni cellulari non sono diventati realtà fino ad ora.

I rendering artistici di un nano-ago che colpisce una singola cella sono diventati il ​​simbolo della nanotecnologia, affioranti sulle copertine di riviste e libri da circa un decennio ma veri e propri nano-aghi in grado di interrogare piccole cellule senza causare danni cellulari non sono diventati realtà fino a poco tempo fa. Un team di ingegneri della Drexel University, scienziati e biologi hanno sviluppato un dispositivo basato su nanotubi di carbonio per sondare singole cellule viventi senza danneggiarle. Questa tecnica consentirà agli esperti di identificare le malattie nella loro fase iniziale e di far progredire la scoperta di farmaci.

La ricerca guidata dal Dr. Yury Gogotsi, professore di scienza e ingegneria dei materiali e direttore dell'A.J. Istituto di nanotecnologie Drexel, e il dottor Gary Friedman, professore di ingegneria elettrica, utilizza il dispositivo basato su nanotubi, noto come endoscopio cellulare, per valutare cellule circa mille volte più piccole di un capello umano. L'endoscopio cellulare interroga l'ambiente intracellulare delle cellule viventi, fornisce punti quantici fluorescenti e analizza le molecole all'interno di una cellula senza che la cellula riconosca la presenza dell'ago.

“Il W.M. Keck Institute for Attofluidic Probes di Drexel ora produce gli endoscopi più piccoli mai creati, ” ha detto Gogotsi. “Gli endoscopi forniscono una tecnologia potenzialmente trasformativa per studiare i fondamenti delle singole cellule viventi e, più in generale, per la biologia cellulare”.

I biologi cellulari di solito distruggono un gran numero di cellule per estrarre componenti cellulari e molecole biologiche necessarie per identificare malattie e analizzare gli effetti di nuovi farmaci, o per ottenere una migliore comprensione di come funziona la cellula. Le pipette di vetro sono ampiamente utilizzate per iniettare materiale nelle cellule. Le pipette causano troppi danni per rimanere all'interno della cella per lungo tempo e non sono progettate per riportare informazioni sotto forma di segnali ottici o elettrici dall'interno della cella.

"Avevamo un'idea per una sonda cellulare minimamente invasiva, la cui punta potrebbe rimanere a lungo all'interno della cella mentre riporta informazioni importanti sotto forma di segnali ottici ed elettrici e trasferendo minuscole quantità di materiale da e verso la cella. Questa sonda è simile a un endoscopio impiegato dai medici per eseguire operazioni minimamente invasive all'interno di pazienti umani, solo molto più piccolo” ha detto Friedman.

“Un endoscopio cellulare riportato qui è un romanzo, ma dispositivo concettualmente semplice, "ha detto Riju Singhal, un dottorando e autore dell'articolo "Endoscopi cellulari multifunzionali a nanotubi di carbonio" pubblicato su Nanotecnologia della natura rivista.

“Consiste in un singolo nanotubo di carbonio collegato alle punte di micropipette di vetro più grandi comunemente impiegate negli studi biologici, consentendo loro di essere ampiamente utilizzati nel prossimo futuro, disse Singhal.

Dott. Michael Schrlau, professore assistente di ricerca in Material Science and Engineering di Drexel che dirige il laboratorio di ricerca del W. M. Keck Institute, disse, “Stiamo ora basandoci sulle molteplici funzioni dimostrate degli endoscopi cellulari per aiutare a rispondere a domande biologiche cellulari sfuggenti. Un'applicazione degli endoscopi cellulari attivamente perseguita è la spettroscopia Raman con superficie intracellulare migliorata con endoscopi rivestiti in oro.