Уникальный инструмент может применяться при исследовании и понимании механизма процессов метастазирования рака, течения язвенной болезни желудка, воспалительных явлений в организме человека и других биологических систем
Международный коллектив ученых НИТУ «МИСиС», Имперского
колледжа Лондона, университета Каназава (Япония), МГУ разработали
нано-зонд для
3D картирования pH (уровня
кислотности) живой клетки с пространственным разрешением 50
нанометров. Уникальный инструмент может применяться при
глубинном исследовании и понимании механизма процессов
метастазирования рака, течения язвенной болезни
желудка, воспалительных явлений в организме человека и других
биологических систем. Результаты работы представлены в
международном научном журнале Nature Communications.
Жизнедеятельность клеток организма требует поддержания
относительно постоянной нейтральной внеклеточной микросреды.
Известно, что внеклеточное закисление, сдвиг
уровня pH в кислую сторону, происходит в ходе
воспалительных процессов и в условиях развития опухолей.
Более того, кислотная межклеточная среда может способствовать
метастазированию опухоли и сама по себе стимулировать
воспалительные реакции. Поэтому точное измерение уровня
локального внеклеточного pH необходимо ученым для
исследования механизмов развития патологий и поиска путей их
решения.
Ученые разработали нано-зонд, который позволяет с
пространственным разрешением до 50 нанометров и со
скоростью до 2 милисекунд мониторить уровень pH живых
клеток. Он не требует предварительного введения в ткань или
клетку флуоресцентных меток, нетоксичен и безопасен для
обследуемого организма. При этом его устройство представляет
собой довольно сложный и тонкий механизм.
«Основной функциональный элемент прибора представляет собой
нано-сенсор, который получен «сшиванием» глюкозооксидазы и
поли-1-лизина на кончике стеклянного нанокапилляра и в итоге
образует рН-селективную наномембрану с чувствительностью
выше 0,01 единиц. Этот сенсор способен к быстрому реагированию
(до ~ 2 мс) и уникально высокому пространственному разрешению (~
50 нм). Микроскопическая мембрана была интегрирована в
двухканальный стеклянный нанозонд, объединяющий измерение pH с
дистанционным контролем с обратной связью с помощью сканирующей
ион-проводящей микроскопии», —
рассказывает один из соавторов работы, сотрудник лаборатории
«Сканирующей ион-проводящей микроскопии» под руководством
профессора Корчева Ю.Е. в НИТУ
«МИСиС» к.ф. -м.н Александр
Ерофеев.
В результате исследователи получили технологию, на основе
которой можно проводить одновременную 3D-топографию и
мониторинг кислотности живых клеток, например, клеток раковой
опухоли, слизистой желудка, клеток сердца и тд. На выходе можно
получать трехмерное изображение участка живой ткани и даже
отдельных клеток с показаниями локальных значений уровня
кислотности среды.
Результаты научной работы могут иметь решающее значение для
понимания роли pH в клеточной активности и, в свою
очередь, его значения в диагностике и лечении рака, а также
возникновения и течения многих воспалительных процессов.
Пресс-служба НИТУ «МИСиС»
Источник: scientificrussia.ru
