Дослідники розробили технологію візуалізації, яка дозволяє у високій деталізації в режимі реального часу спостерігати секрецію в окремих клітинах білків і антитіл.
Вчені з Федеральної політехнічної школи Лозанни використовували метод наноплазмонікі для спостереження в реальному часі за виробництвом всередині клітин різних складних хімічних сполук. Технологія допоможе у вивченні функцій клітин, розробці нових методів лікування різних хвороб і створення вакцин.
Візуалізація секреції білків в окремій клітці. Відео: EPFL
Для спостереження дослідники поміщають окремі клітини в мікроскопічні лунки в наноструктурованому позолоченому чіпі. Після цього вони викликають плазмонний резонанс на поверхні чіпа. Це резонансні коливання електронів, що виникають при порушенні поверхневого плазмону зовнішньою електромагнітною хвилею. Ці коливання дозволяють картувати секретуючи речовини в міру їх утворення, спостерігаючи за формою і рухом клітин.
В основі методу вчених лежить наноплазмонний чіп площею 1 см2, що складається з мільйонів крихітних отворів і сотень камер для окремих клітин. Чіп виготовлений з наноструктурованої золотої підкладки, покритої тонкою полімерною сіткою. Кожна камера заповнена клітинним середовищем, щоб клітини залишалися живими і здоровими в процесі візуалізації.
Будова чіпа, за допомогою якого проводилися дослідження. Зображення: Saeid Ansaryan et al., Nature Biomedical Engineering
Плазмонний резонанс запускається за допомогою світлового променя, який змушує електрони в атомах золота коливатися. Наноструктура сконструйована таким чином, що крізь неї можуть проникати тільки певні довжини хвиль. Коли щось — наприклад, секреція білка — відбувається на поверхні чіпа, це змінює світло, що проходить і спектр зміщується. Датчик зображення і світлодіод фіксують такі зміни.
Оскільки цей метод занурює клітини в живильне середовище і не вимагає токсичних міток, використовуваних в інших технологіях візуалізації, досліджувані клітини легко відновити. Це дає методу великий потенціал для використання в розробці фармацевтичних препаратів, вакцин та інших методів лікування, відзначають автори. Наприклад, його можна використовувати для вивчення того, як клітини реагують на різні методи лікування на індивідуальному рівні.