Znanstvenici s Tehničkog sveučilišta u Delftu prvi su put pokazali da nano-antene mogu pojačati fluorescentni signal proteina u živim stanicama sisavaca, otvarajući time posve novi pristup promatranju procesa u mozgu.
Istraživački tim predvođen Daanom Brinksom uspio je postaviti zlatne nanočestice neposredno uz proteine osjetljive na napon, čime su ih učinili do šest puta svjetlijima. No ono što je istraživače najviše iznenadilo jest činjenica da su se proteini počeli odazivati i deset puta brže na promjene električnog napona – nešto što se godinama pokušavalo postići genetskim inženjeringom, ali samo s ograničenim uspjehom.
Od pojedinačnih molekula do živih stanica
Dosadašnja su istraživanja pojačanja fluorescencije pomoću nano-antena bila ograničena na mjerenja pojedinačnih molekula u umjetnim uvjetima. Ovaj je eksperiment prvi put proveden na živim, funkcionalnim stanicama sisavaca, koje su tijekom cijelog postupka ostale žive i normalno su funkcionirale.
„Znanstvenici su to ranije postigli samo u mjerenjima pojedinačnih molekula, ne s proteinima koji reagiraju na procese unutar stanice”, objašnjava Brinks. „Sada možemo provoditi biološka mjerenja koja uključuju više proteinskih molekula.”
Ključ uspjeha ležao je u preciznom pozicioniranju nanočestica. One moraju imati točno pravi oblik i veličinu kako ne bi poremetile rad stanice, moraju biti kemijski stabilne i dospjeti na točno određeno mjesto – blizu proteina koji detektira električne signale.
Nova dimenzija manipulacije proteinima
Ovo otkriće predstavlja novi alat u nanotehnologiji: svjetlosno osjetljivi proteini sada se mogu mijenjati ne samo genetskim inženjeringom, već i pametnim nanostrukturama. Brinks ističe da bi se isti princip mogao primijeniti na proteine uključene u signalizaciju u oku, primjerice kod prisutnih defekata, ili na proteine koji se mogu programirati za transport tvari unutar stanica.
Ono što je započelo kao znatiželjom vođena ideja u nanotehnologiji, sada se pokazuje vrijednim za istraživanje mozga. Brži i lokalno pojačani signali omogućuju mjerenje električne aktivnosti na razini sinapsi – mjesta gdje neuroni razmjenjuju informacije. Dugoročno bi ova tehnologija mogla pomoći u odgovoru na temeljna pitanja: Kako mozak procesuira informacije? Što se događa na mikroskopskoj razini tijekom učenja i formiranja pamćenja? I kako su ti procesi poremećeni kod neuroloških bolesti?
Postavlja se, međutim, pitanje koje izvor ne spominje: koliko je ova tehnologija dostupna širem znanstvenom krugu i hoće li njezina primjena biti ograničena na elitne laboratorije s naprednom opremom? U svijetu gdje se znanstvena otkrića često koriste za produbljivanje tehnološkog jaza između razvijenih i zemalja u razvoju, ovakva otkrića trebala bi biti dio otvorene znanstvene razmjene, a ne zatvorenih komercijalnih projekata.
Istraživanje je provedeno u suradnji s Institutom za reaktore TU Delft, laboratorijem Liedewij Laan i laboratorijem Chien na Erasmus MC, a rezultati su objavljeni u časopisu Advanced Materials.
Koji je uopće cilj?
Žele čitat misli ili usađivat misli?
Bezveze.
Da — to je vrlo važno pitanje. Ključna prepreka vjerojatno nije sama ideja, nego cijena i složenost izrade nanostruktura, specijalizirana optička oprema te reproducibilnost postupka. U praksi bi se dostupnost mogla razvijati u nekoliko faza: U početku: tehnologija će vjerojatno ostati koncentrirana u laboratorijima koji već imaju opremu za nanofabrikaciju, optička mjerenja i molekularno/neurobiološko eksperimentiranje. Kako se metoda standardizira: ako se nanostrukture mogu proizvoditi serijski i pouzdano, istraživači bi ih mogli naručivati kao gotove komponente, umjesto da ih svaki laboratorij izrađuje sam. Najveća prepreka nije nužno cijena materijala: važniji mogu biti pristup sofisticiranoj opremi, stručnost za funkcionalizaciju nanostruktura i sposobnost povezivanja tih sustava s biološkim uzorcima. Za neuroznanost: dodatni problem predstavlja rad s neuronima i sinapsama. Tehnologija mora biti ne samo osjetljiva nego i biokompatibilna, stabilna u živom sustavu te dovoljno precizna da ne naruši ono što pokušava mjeriti. Širenje među laboratorijima: najbolji znak da tehnologija izlazi iz „elitne laboratorijske”… Čitaj više »