Avances en biología celular, La ciencia de los materiales y las imágenes se combinan para crear herramientas que permitirán a los investigadores rastrear en tiempo real y con una resolución superfina lo que sucede dentro de una sola celda.

Ser capaz de visualizar los procesos celulares a medida que ocurren se considera una parte fundamental para comprender qué cambios ocurren cuando ocurre una enfermedad y cómo ese proceso podría prevenirse. revertido o curado de otra manera.

Durante muchas décadas, los científicos se han basado en el uso de moléculas de colorante que se absorben en las células para visualizar su comportamiento.

Estas moléculas de tinte, originalmente adaptado de los tintes utilizados en la industria textil, han sido objeto de desarrollo y mejora, pero sus principios y propiedades básicos siguen siendo en gran medida los mismos.

Un gran inconveniente es la atenuación o la decoloración de los tintes a medida que se exponen a la luz de alta intensidad para obtener imágenes. Los científicos tienen solo una pequeña ventana de tiempo para obtener imágenes de la célula, crear una instantánea de los eventos celulares en lugar de en curso, seguimiento en tiempo real.

Mientras tanto, La imagenología molecular y la microscopía han avanzado hasta el punto en que es posible obtener imágenes de resolución superfina y en tiempo real. no solo a nivel de célula completa, pero dentro de una célula y de sus diversos componentes.

Esto está inspirando a los microbiólogos a asociarse con ingenieros de materiales para desarrollar nuevos biomateriales luminiscentes que, como la baliza de un avión, permiten a los científicos rastrear y visualizar los procesos celulares sin afectar negativamente a la célula viva.

En un artículo publicado hoy en la revista Métodos de la naturaleza , investigadores de la Universidad de Tecnología de Sydney (UTS) y la Universidad de Wollongong (UOW), junto con colegas de la Universidad de Pekín, Porcelana, y la Universidad de Göttingen, Alemania, han descrito cómo los científicos de la vida podrían aplicar las sondas emisoras de luz para visualizar los procesos celulares.

El autor principal, el profesor distinguido Dayong Jin de UTS, dijo que los científicos de materiales han logrado un progreso tremendo en el desarrollo de estructuras novedosas que son extremadamente pequeñas, comparables al tamaño de una molécula de proteína, que emiten luz con mayor brillo y precisión que las moléculas de colorante clásicas.

"Podemos tomar nanomateriales, como partículas de plástico o cerámica emisoras de luz, y enviarlos al sitio en cuestión. Varias otras técnicas ayudan a la partícula a atravesar la pared celular y podemos visualizar lo que está sucediendo dentro de la maquinaria molecular.

"Hemos observado avances como la capacidad de medir los cambios en el transporte dentro de una neurona como resultado de una enfermedad cerebral, "El profesor Jin dijo." Estas partículas avanzadas también hacen posible el uso de diferentes colores y señales de pulso simultáneamente para que podamos, en efecto, codificar visualmente genes o proteínas para ver cómo se traducen y transcriben:la codificación de la vida misma.

“Este es un momento emocionante para las comunidades de biología celular y ciencia de los materiales, que ahora tienen una oportunidad sin precedentes de explorar imágenes celulares con una precisión y resolución sin precedentes.

Coautor, Profesor Distinguido Antoine van Oijen, quien lidera la iniciativa Molecular Horizons de UOW, dijo que el artículo destacaba cómo reunir a la comunidad científica de los materiales con científicos de las ciencias de la vida sería fundamental para iluminar los intrincados detalles de cómo funciona la vida.

"Comprensión de los procesos patológicos, y así desarrollo de curas, depende de que comprendamos los procesos celulares:¿cómo hacen su trabajo las diversas biomoléculas dentro de nuestras células? ¿Qué sucede cuando dejan de hacer su trabajo correctamente y aparece una enfermedad?

"En este momento, los científicos y los profesionales de la salud están muy preocupados por la resistencia a los antimicrobianos, lo que podría inutilizar algunas drogas y, en el peor de los casos, ver el resurgimiento de enfermedades que no han afectado a la sociedad durante décadas.

"Ahora estamos en un punto en el que los investigadores necesitan desarrollar y producir nuevos antibióticos, y los médicos deben utilizarlos con prudencia. Comprender los procesos de funcionamiento de los fármacos a nivel molecular es la clave para desarrollar estos nuevos fármacos ".

Estos métodos y las colaboraciones de investigación que los sustentan serán un enfoque clave para Molecular Horizons, una instalación de investigación de $ 80 millones que se encuentra actualmente en construcción en el campus de Wollongong de la UOW. Brindará a los investigadores acceso a nuevas herramientas para la visualización de procesos biológicos que ayudarán a desvelar los secretos más íntimos de la célula y desarrollar nuevas formas de detectar y atacar enfermedades.