Obtener una mirada al interior del centro de una celda puede ser tan fácil como un pinchazo de aguja, gracias a los investigadores de la Universidad de Illinois que han desarrollado una pequeña aguja para administrar una inyección directamente al núcleo de una célula.

Comprender los procesos dentro del núcleo de una célula, que alberga el ADN y es el sitio para la transcripción de genes, podría conducir a una mayor comprensión de la genética y los factores que regulan la expresión. Los científicos han utilizado proteínas o colorantes para rastrear la actividad en el núcleo, pero pueden ser grandes y tienden a ser sensibles a la luz, haciéndolos difíciles de usar con técnicas simples de microscopía.

Los investigadores han estado explorando una clase de nanopartículas llamadas puntos cuánticos, motas diminutas de material semiconductor de sólo unas pocas moléculas grandes que pueden usarse para monitorear procesos microscópicos y condiciones celulares. Los puntos cuánticos ofrecen las ventajas del tamaño pequeño, fluorescencia brillante para facilitar el seguimiento, y excelente estabilidad a la luz.

“Mucha gente confía en los puntos cuánticos para monitorear los procesos biológicos y obtener información sobre el entorno celular. Pero introducir puntos cuánticos en una celda para aplicaciones avanzadas es un problema, "dijo el profesor Min-Feng Yu, profesor de ciencias mecánicas e ingeniería.

Introducir cualquier tipo de molécula en el núcleo es aún más complicado, porque está rodeado por una membrana adicional que evita que entren la mayoría de las moléculas de la célula.

Yu trabajó con el profesor de ingeniería y ciencias mecánicas Ning Wang y el investigador postdoctoral Kyungsuk Yum para desarrollar una nanoaguja que también sirviera como un electrodo que pudiera entregar puntos cuánticos directamente en el núcleo de una célula, específicamente en una ubicación precisa dentro del núcleo. Luego, los investigadores pueden aprender mucho sobre las condiciones físicas dentro del núcleo al monitorear los puntos cuánticos con un microscopio fluorescente estándar.

"Esta técnica nos permite acceder físicamente al entorno interno dentro de una celda, "Dijo Yu." Es casi como una herramienta quirúrgica que nos permite 'operar' dentro de la celda ".

El grupo recubrió un solo nanotubo, solo 50 nanómetros de ancho, con una fina capa de oro, creando una sonda de electrodo a nanoescala. Luego cargaron la aguja con puntos cuánticos. Una pequeña carga eléctrica libera los puntos cuánticos de la aguja. Esto proporciona un nivel de control que no se puede lograr con otros métodos de administración molecular. que implican una difusión gradual a través de la célula y hacia el núcleo.

"Ahora podemos usar el potencial eléctrico para controlar la liberación de las moléculas adheridas a la sonda, "Yu dijo." Podemos insertar la nanoaguja en un lugar específico y esperar un punto específico en un proceso biológico, y luego suelte los puntos cuánticos. Las técnicas anteriores no pueden hacer eso ".

Porque la aguja es tan pequeña, puede perforar una celda con una interrupción mínima, mientras que otras técnicas de inyección pueden ser muy dañinas para una célula. Los investigadores también pueden usar esta técnica para entregar con precisión los puntos cuánticos a un objetivo muy específico para estudiar la actividad en ciertas regiones del núcleo. o potencialmente otros orgánulos celulares.

"La ubicación es muy importante en las funciones celulares, "Dijo Wang." Usando el enfoque de nanoagujas se puede llegar a una ubicación muy específica dentro del núcleo. Esa es una ventaja clave de este método ".

La nueva técnica abre nuevas vías de estudio. El equipo espera seguir perfeccionando la nanoaguja, tanto como electrodo como como sistema de administración molecular.

Esperan explorar el uso de la aguja para administrar otros tipos de moléculas también:fragmentos de ADN, proteínas, enzymes and others - that could be used to study a myriad of cellular processes.

"It's an all-in-one tool, " Wang said. "There are three main types of processes in the cell:chemical, electrical, and mechanical. This has all three:It's a mechanical probe, an electrode, and a chemical delivery system."

The team's findings will appear in the Oct. 4 edition of the journal Pequeña.