Si observa los procesos complejos en una célula viva, es fácil pasar por alto algo importante, especialmente si observa cambios que tardan mucho en desarrollarse y requieren imágenes de alta resolución espacial. Pero una nueva investigación hace posible analizar las actividades que ocurren durante horas o incluso días dentro de las células, potencialmente resolviendo muchos de los misterios asociados con eventos a escala molecular que ocurren en estos pequeños seres vivos.

Un equipo de investigación conjunto, trabajando en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología y el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas (NIAID), ha descubierto un método de uso de nanopartículas para iluminar el interior celular y revelar estos lentos procesos. Nanopartículas, miles de veces más pequeño que una celda, tienen una variedad de aplicaciones. Un tipo de nanopartícula llamado punto cuántico brilla cuando se expone a la luz. Estas partículas semiconductoras pueden recubrirse con materiales orgánicos, que están diseñados para ser atraídos por proteínas específicas dentro de la parte de una célula que un científico desea examinar.

"Los puntos cuánticos duran más que muchos tintes orgánicos y proteínas fluorescentes que usamos anteriormente para iluminar el interior de las células, "dice el biofísico Jeeseong Hwang, que lideró el equipo en el lado del NIST. "También tienen la ventaja de monitorear los cambios en los procesos celulares, mientras que la mayoría de las técnicas de alta resolución, como la microscopía electrónica, solo brindan imágenes de procesos celulares congelados en un momento". Usando puntos cuánticos, ahora podemos dilucidar los procesos celulares que involucran los movimientos dinámicos de las proteínas ".

Para su estudio reciente, el equipo se centró principalmente en caracterizar las propiedades de los puntos cuánticos, contrastándolos con otras técnicas de imagen. En un ejemplo, emplearon puntos cuánticos diseñados para apuntar a un tipo específico de proteína de glóbulos rojos humanos que forma parte de una estructura de red en la membrana interna de la célula. Cuando estas proteínas se agrupan en una célula sana, la red proporciona flexibilidad mecánica a la celda para que pueda pasar a través de capilares estrechos y otros espacios reducidos. Pero cuando la célula se infecta con el parásito de la malaria, la estructura de la proteína de red cambia.

"Dado que el mecanismo de agrupación en clústeres no se comprende bien, decidimos examinarlo con los puntos, ", dice el biofísico del NIAID Fuyuki Tokumasu." Pensamos que si podíamos desarrollar una técnica para visualizar la agrupación, podríamos aprender algo sobre el progreso de una infección de malaria, que tiene varias etapas de desarrollo distintas ".

Los esfuerzos del equipo revelaron que a medida que las proteínas de la membrana se agrupan, los puntos cuánticos unidos a ellos son inducidos a agruparse y brillar más intensamente, permitiendo a los científicos observar cómo progresa la agrupación de proteínas. Mas ampliamente, el equipo descubrió que cuando los puntos cuánticos se unen a otros nanomateriales, Las propiedades ópticas de los puntos cambian de forma única en cada caso. También encontraron evidencia de que las propiedades ópticas de los puntos cuánticos se alteran a medida que cambia el entorno a nanoescala. ofreciendo una mayor posibilidad de utilizar puntos cuánticos para detectar el entorno bioquímico local dentro de las células.

"Sigue habiendo algunas preocupaciones sobre la toxicidad y otras propiedades, "Hwang dice, "pero en conjunto, nuestros hallazgos indican que los puntos cuánticos podrían ser una herramienta valiosa para investigar los procesos celulares dinámicos ".

Más información: H. Kang, F. Tokumasu, M. Clarke, Z. Zhou, J. Tang, T. Nguyen y J. Hwang. Sondeo de las propiedades de fluorescencia dinámica de puntos cuánticos individuales y agrupados hacia la obtención de imágenes biomédicas cuantitativas de células. WIREs Nanomedicina y Nanobiotecnología . Vista previa en línea en wire.wiley.com/WileyCDA/Wires… .html? PageType =early.

Fuente:Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (noticias:web)