Glow-in-the-Dark-Kreatur ermöglichen Einblicke in den menschlichen Körper

Winzige Halbleiter-Kristalle genannt Quantenpunkte können bald ihre eigenen Wege durch den menschlichen Körper beleuchten. Wissenschaftler sind modifizierte Proteine aus einer Glow-in-the-Dark Meer Kreatur auf die mikroskopische Halbleiter selbstleuchtenden Punkte zu spleißen.

Quantenpunkte, die 10 bis 50 oder so Atome breit sind, gibt es schon seit mindestens zwei Jahrzehnten. Obwohl Wissenschaftler große Hoffnungen für die Punkte in den Bereichen Supercomputer haben, Bar, die meisten aktuellen Anwendungen auf die Punkte optischen Eigenschaften. Da Quantenpunkte Leuchten oder fluoreszieren, wenn durch schmale Bänder von Lichtenergie geschlagen, sind sie besonders nützlich für die medizinische Bildgebung.

Wie andere aktuelle biomedical imaging-Technologien, die Nanopartikel wie gold Sprenkel, beleuchten leuchten die meisten Quantenpunkte nur, wenn eine externe Energiequelle, wie z. B. Laser, Streiks und sie reizt. Unter Berufung auf externe Lichtstimulation bewirkt, dass ein paar Probleme. Licht aus der Quelle erreichen nicht sehr tief ins Gewebe. Und auch in Bereichen, die die Quelle eindringen kann, das Licht prallt Gewebe, das Bild so wie entgegenkommende Scheinwerfern auf eine Regen-Streifen Windschutzscheibe diffuse Trübung.

Nanopartikel, die ihr eigenes Licht machen könnte Rock solche Probleme und helfen Medizintechniker klarere Bilder von tiefer im Inneren des menschlichen Körpers nehmen.

Hilfe von einem Stiefmütterchen

An der Stanford University haben Wissenschaftler Quantenpunkte zum glühenden Proteinen zusammengeschlossen. Die Proteine selbst sind nicht abgebildet. Stattdessen lassen sie Biolumineszenz Energie, die die Punkte rot zu glühen reizt. Effektiv, trägt jeder Punkt eine eigene Energiequelle an Bord.

Die ursprüngliche Enzyme – spezialisierte Proteine, die chemische Reaktionen beschleunigen – vom Meer Stiefmütterchen, eine pilzförmige Kolonie von Polypen mit einem großen Stamm, die die Kolonie im Sand verankert sind. Wenn Meer Stiefmütterchen gestört werden, Leuchten sie hell.

"sie haben ein Licht emittierende Protein, Biolumineszenz Protein, amino Luciferase", erklärt Jianghong Rao, Assistant Professor in der Radiologie an der Stanford University.

Dieses Protein ist ähnlich wie in anderen leuchtenden Kreaturen, wie Quallen und Glühwürmchen, sagt er. In der Tat versuchte die Wissenschaftler zunächst Firefly Luciferase, aber es erwies sich als zu schwach.

Leuchten hell

Die Wissenschaftler haben ein stabiler, heller Protein, die sie auf dem Meer Stiefmütterchen Luciferase gemacht. Dann verbinden sie diese veränderte Protein chemisch zu den Punkten. Mischen die modifizierte Quantenpunkte mit einem Katalysator, beginnt Coelenterazine, die glühende chemische Reaktion. Sobald die on-Board-Energiequelle ausgelöst wird die Punkte leuchten für ca. 15 Minuten, mit ihren Höhepunkt Helligkeit kommen nach etwa fünf Minuten, sagt Rao.

Um die selbstleuchtende Punkte mit konventionellen Quantenpunkte zu vergleichen, geben die Forscher injiziert jeder tief in den Schultern von Mäusen, eine Art pro Schulter. Als nächstes injiziert sie Coelenterazine das Heck. Als die geänderten Punkte den Katalysator erfüllt, begannen sie zu glühen. Die Wissenschaftler nutzten dann Fluoreszenz imaging-Geräte um zu versuchen, beide Arten von Punkten zu verfolgen.

"Wir sehen konnten die Bio-Lumineszenz-Bildgebung von beiden Seiten", sagt Rao. "Aber wenn wir die ursprüngliche Fluoreszenz-Bildgebung verwendet, dann konnte nicht wir sie überhaupt sehen."

Anmerkung der Redaktion: Im Bild oben auf dieser Seite, die Protein-beladener Nanopartikel leuchten rot auf der rechten Schulter einer Maus. Bildnachweis: Standford Universität

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