Immagine SEM della FND utilizzata in questo studio. Credito: Piccolo (2021). DOI:10.1002/smll.202006421
Per quanto strano possa sembrare, molti scienziati hanno tentato di posizionare diamanti estremamente piccoli all'interno di cellule viventi. Come mai? Perché i nanodiamanti sono costantemente brillanti e possono darci una conoscenza unica sulla vita interna delle cellule per lungo tempo. Ora i ricercatori di fisica dell'Università di Lund in Svezia sono riusciti a iniettare un gran numero di nanodiamanti direttamente all'interno della cellula.
I diamanti non sono ricercati solo per la loro bellezza, ma anche per le loro proprietà luminescenti uniche, almeno tra gli scienziati. A differenza di altri materiali fluorescenti, non candeggiano.
"In realtà li consideriamo un colorante. Inoltre, sono biocompatibili, "dice Elke Hebisch, ricercatore di fisica dello stato solido presso l'Università di Lund.
Insieme alla professoressa Christelle Prinz, ha "iniettato" diamanti fluorescenti di dimensioni nanometriche nelle cellule viventi.
Come ricercatore, avere un tale reporter dall'interno di una cellula ha molti vantaggi:acquisire nuove conoscenze sulla cellula, oltre a monitorare ciò che accade all'interno della cella nel tempo.
"Soprattutto quest'ultimo sarebbe un grande passo avanti, in quanto attualmente è possibile scattare istantanee di, Per esempio, proteine in una cellula, ma difficile seguire i cambiamenti nel tempo, " spiega Elke Hebisch.
Cosa vorrebbero sapere i ricercatori? Potrebbe trattarsi di separare le cellule sane da quelle malate, mirare a proteine che causano malattie e altre proteine all'interno di una cellula specifica, o monitorare le variazioni di temperatura e livelli di pH. La conoscenza acquisita potrebbe essere pura ricerca di base, ma può anche essere utilizzata per comprendere le malattie e sviluppare farmaci.
Consegna intracellulare rapida e ad alta efficienza di FND tramite iniezione assistita da nanostraw, rispetto alla consegna FND a basso rendimento per incubazione. a) Pannello superiore:Schemi della somministrazione intracellulare di FND tramite incubazione. Pannello centrale e inferiore:immagini al microscopio a fluorescenza confocale (xy, x, e yz) di cellule A549 vive dopo 1 e 24 ore di incubazione in terreno contenente FND. b) Pannello superiore:Schemi di iniezioni FND assistite da nanostraw. Pannello inferiore:immagine di microscopia a fluorescenza confocale di cellule vive su nanocannucce ripresa 5 minuti dopo la consegna FND. In tutte le immagini, il segnale FND è mostrato in verde-giallo-rosso, a seconda dell'intensità dei pixel, e il segnale del nucleo cellulare è mostrato in blu. Tutte le immagini sono proiezioni 2D della massima intensità di pixel ottenuta da scansioni campione 3D (XYZ). Per tutte le immagini, il rumore di fondo corrisponde a tre conteggi. c) Quantificazione del segnale FND interiorizzato:intensità di pixel FND integrata normalizzata all'area della cella (± S.E.M.) valutata per i due metodi di consegna FND presentati in (a) e (b). n.s.:p > 0,05; ****:p ≤ 0,0001, Test U di Mann-Whitney-Wilcoxon a due code. Credito: Piccolo (2021). DOI:10.1002/smll.202006421
Altri ricercatori hanno già provato a fare la stessa cosa, ma i diamanti sono stati poi curati dai "pulitori" della cella, "i cosiddetti lisosomi, che ha rapidamente incapsulato la sostanza estranea.
"In quello scenario, non sono utili poiché sono intrappolati nei lisosomi e non sono in grado di interagire con i componenti cellulari. Altri sono riusciti a far entrare i diamanti nella cella una cella alla volta, ma questo richiede troppo tempo per diventare un'alternativa realistica, "dice Christelle Prinz.
Recupero della membrana cellulare su nanocannucce dopo l'applicazione di impulsi di elettroporazione. Micrografie STED della membrana di cellule A549 vive su nanocannucce prima, durante, 5, 30, e 60 min dopo l'applicazione di EP a bassa tensione attraverso le nanocannucce. I pori della membrana iniziano a chiudersi dopo 30 min e sono completamente chiusi 60 min dopo lo spegnimento dell'EP. Credito:
La stessa tecnica potrebbe eventualmente essere utilizzata per trasportare altre molecole al fine di alterare le cellule o guarire le cellule malate.
Un'ultima nota:l'uso dei nanodiamanti è costoso? No, Elke Hebisch spiega:le quantità necessarie sono estremamente ridotte. Si comprano in bottiglia dove sono sospese in acqua, e costano come gli anticorpi normali.
