Plasmonic nanobubbles Multitasking drepe syke celler, endre andre


Eksklusiv bruk for tunbare Plasmonic nanobubbles utviklet i laboratoriet av Rice viser Dmitri Lapotko lover å erstatte flere vanskelige prosesser nå brukes til behandling av kreftpasienter, blant andre, med en rask, enkel, multifunksjonell prosedyre.

Forskning er i sentrum av en artikkel publisert på nettet denne uken i tidsskriftet American Chemical Society ACS Nano og ble utført ved Rice av biokjemikeren Lapotko, forsker og hovedforfatter Ekaterina Lukianova-Hleb og universitetsstudent Martin Mutonga, med bistand fra Senter for celle og Gene Therapy ved Baylor College of Medicine (BCM), Barnas Hospital of Texas og University of Texas MD Anderson Cancer Center.



Plasmonic nanobubbles som er 10.000 ganger mindre enn et menneskehår forårsaker små eksplosjoner. Boblene dannes rundt gull nanopartikkel plasmon som varme når de eksiteres av en ekstern energikilde - i dette tilfellet, en kort puls laser - og fordampe et tynt lag av væsken nær overflaten av partikkelen. Dampen boble raskt utvider seg og kollapser. Lapotko og hans kolleger hadde allerede oppdaget at Plasmonic nanobubbles drepe kreftceller ved bokstavelig talt eksplodere uten å skade nærliggende sunt, en prosess som har vist mye høyere presisjon og selektivitet enn de formidlet av gull nanopartikler alene, sa han.

Det nye prosjektet vil ta et par steg mer enn bemerkelsesverdig evne. En rekke eksperimenter viste en enkelt laserpuls skaper store Plasmonic nanobubbles rundt hul gull nanoshells, og disse flotte nanobubbles selektivt ødelegge uønskede celler. Det samme laserpuls skaper nanobubbles mindre nanospheres rundt solid gull som punsj en liten, midlertidige porer i veggen av en celle og skape en oppføring som raskt nanojet "injiserer" narkotika eller gener inn i andre celler.

I sine eksperimenter, Lapotko og hans team plassert hul nanoshells av 60 nanometer i bredde i tumorceller modell og farget rødt. I en separat sats, setter de 60 nanometer brede nanokuler i samme type av celler og farget blå.

Etter suspendering av cellene sammen i en grønn fluorescerende fargestoff, avfyres de en enkelt laserpuls av den kombinerte prøven, vasket den grønne flekk kontrollere cellene under et mikroskop. Røde blodceller med de tomme skall ble sprengt i stykker av store Plasmonic nanobubbles. De blå cellene var intakt, men den grønne-farget væske fra utsiden hadde blitt trukket inn i cellene der små Plasmonic nanobubbles rundt faste kuler midlertidig pried åpne veggene.

Hvorfor alt dette skjer i et brøkdels sekund, kan så mange som 10 milliarder celler per minutt selektivt behandlet i en flyt system, slik som den som blir utviklet ved Rice, sa Lapotko, en stipendiat fakultetet i biokjemi og cellebiologi og i fysikk og astronomi. Som har potensial for å fremme celle og genterapi og benmargstransplantasjon, sa han.

De fleste sykdoms genterapi fightingand krever "ex vivo" - utsiden av kroppen - behandling av graft av humane celler for å eliminere uønsket (slik som kreft) celler og genetisk modifisere andre celler for å øke deres terapeutiske effekt, Lapotko sa. "Behandling gjeldende celle er ofte langsom, dyrt og arbeidskrevende og lider store tap telefoner og dårlig selektivitet. Ideelt både eliminering og transfeksjon (innføring av materialer i celler) skal være svært effektiv, selektiv, rask og sikker."

Nanobubble Plasmonic teknologi løfter "en metode for å gjøre flere ting på en populasjon av celler, samtidig," sier Malcolm Brenner, professor i medisin og pediatri ved BCM og direktør for Senter for BCM celle og genterapi, som arbeider med Rice team. "For eksempel, hvis jeg ønsker å sette noe i en stamcelle å slå den inn i en annen type celle, og samtidig drepe de omkringliggende cellene som har potensial til å gjøre skade når de går tilbake til en pasient - eller en annen pasient - disse Plasmonic nanobubbles veldig tunbare har potensial til å gjøre det ".

Det langsiktige målet om et samarbeid mellom Rice, BCM, Barnas Hospital of Texas og MD Anderson er å bedre resultater for pasienter med sykdommer hvis behandling krever ex vivo celletransformasjon, sa Lapotko.

Lapotko planer om å bygge en prototype av teknologien med et øye mot testen med menneskeceller i nær fremtid. "Vi vil gjerne at dette skal være en universell plattform for cellen og genterapi og stamcelletransplantasjon," sa han.

Arbeidet ble støttet av National Institutes of Health.

0

Kommentarer - 0

Ingen kommentarer

Legg en kommentar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tegn igjen: 3000
captcha