Биологи научились наблюдать химические реакции в отдельно взятой клетке

Электроны на поверхности металлических наночастиц, соединенных с биомолекулами, начинают осциллировать при световом воздействии. Изображение Калифорнийского университета.

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Беркли разработали метод, который позволяет при помощи улучшенной абсорбционной спектроскопии наблюдать за химическими реакциями в отдельно взятой живой клетке, не разрушая ее, сообщает пресс-релиз университета.

Научная и медицинская ценность наблюдений за отдельной клеткой живого организма очевидна. Можно надеяться увидеть, как рождается клетка, как она развивается, как происходит дифференциация стволовых клеток при их созревании, как возникают патологии в клетке, как она погибает.

Лучшие из современных технологий (например, ядерный магнитный резонанс), по мнению калифорнийских исследователей, позволяют получать данные только о группе клеток или же требуют инвазивных методов, разрушающих клетку.

При использовании метода традиционной абсорбционной спектроскопии сквозь изучаемый объект пропускается свет, затем измеряется спектр поглощения (на каких длинах волн поглощается больше всего энергии). Так можно наблюдать, например, за поведением белка цитохрома c, играющего важную роль в метаболизме и гибели клетки. Спектр цитохрома с демонстрирует несколько пиков поглощения на длинах волны около 550 нанометров, при взаимодействии с другими молекулами (например, с кислородом) он изменяется. Недостаток метода в том, что он требует очень высокой концентрации изучаемых биомолекул: иначе сигнал слишком слаб.

Калифорнийские ученые научились соединять биомолекулы (например, цитохром c) с частицами золота размером 20-30 нанометров. Некоторые металлы, в частности, золото и серебро, демонстрируют явление, называемое плазмонным резонансом: электроны на их поверхности при световом воздействии начинают осциллировать на определенных частотах. Сигналы от этих колебаний уловить гораздо легче, чем слабые сигналы спектра цитохрома c. Частоты колебаний электронов на поверхности золотых наночастиц соответствуют длинам волн 530-580 нанометров, как раз совпадая с областью пиков поглощения в спектре цитохрома c.

Когда пик поглощения спектра белка перекрывается с плазмонным резонансом металла, это легко можно отследить по специфическому изменению сигнала. Для того, чтобы сигнал был достаточно отчетлив, достаточно сотен или даже десятков молекул. Исследователи повторили эксперимент с гемоглобином и серебряными наночастицами - по их словам, также успешно.

Обсудить
Наука и техника00:00 5 августа

«Осужденным к расстрелу рубили головы топором»

Зачем Сталин устроил Большой террор и утопил страну в крови
Пирамида изгоев
Кому выгодна смерть биткоина
День пенсионного единства
ПФР поднимает уровень знаний о пенсионной системе по всей России
Китай убивает биткоин
Криптовалюта обвалилась и рискует схлопнуться
Жить будем
Россияне обнищают, зато не умрут с голода
10 величайших автомобилей Германии
Немецкие автомобили, творившие автомобильную историю
Где-то убыло, где-то прибыло
Как гонщики Ferrari проиграли одну из важнейших гонок сезона Формулы-1
Первый тест новой Honda CR-V
Как кроссовер из США будет удивлять россиян и конкурентов
Заткнитесь и возьмите наши деньги
Новинки Франкфурта с большим клиренсом, которые мы хотим видеть в России