Con cromatografía basada en tamaño, una matriz ordenada hexagonalmente de nanopartículas de oro se fabrica sobre una membrana híbrida soportada por células vivas. Los componentes de la membrana se mueven libremente a través de la matriz siempre que no excedan sus dimensiones físicas. Esto revela aspectos organizativos del entorno de la membrana que no se pueden observar con otras técnicas.
(Phys.org) —Utilizando tecnología nanodot, Los investigadores de Berkeley Lab han demostrado la primera forma de cromatografía basada en el tamaño que se puede utilizar para estudiar las membranas de las células vivas. Este enfoque físico único para sondear las estructuras de la membrana celular puede revelar información crítica sobre si una célula vive o muere. permanece normal o se vuelve canceroso, que no se puede obtener mediante microscopía convencional.
"Hemos desarrollado plataformas de matrices nanodot integradas en la membrana que proporcionan un medio físico para sondear y manipular conjuntos de membranas, incluidos los clústeres de señalización, mientras funcionan en la membrana de una célula viva, "dice Jay Groves, químico de la División de Biociencias Físicas de Berkeley Lab, quien dirigió esta investigación.
Arboledas quien también es profesor en el Departamento de Química de Berkeley de la Universidad de California (UC), y un investigador del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI), es un líder reconocido en el desarrollo de técnicas para estudiar el impacto de los patrones espaciales en las células vivas. Las membranas sintéticas soportadas por células vivas que él y su grupo han estado desarrollando están construidas a partir de lípidos y ensambladas sobre un sustrato de sílice sólida. Estas membranas se están utilizando para determinar cómo las células vivas no solo interactúan con su entorno a través de señales químicas, sino también a través de la fuerza física y los patrones espaciales.
"Llamamos a nuestro enfoque la estrategia de mutación espacial porque las moléculas en una célula se pueden reorganizar espacialmente sin alterar la célula de ninguna otra manera, ", Dice Groves." Nuestras membranas soportadas por células vivas proporcionan una interfaz híbrida que consta de componentes móviles e inmóviles con geometría controlada que nos permite utilizar nanotecnología de estado sólido para manipular y controlar sistemas moleculares dentro de las células vivas ".
Jay Groves. Crédito:Roy Kaltschmidt
Si bien el trabajo de Groves y otros en los últimos años ha demostrado la importancia de la organización espacial de proteínas y lípidos dentro de las membranas celulares, Los detalles sobre cómo la organización espacial está ligada a la función son escasos principalmente debido a las limitaciones de la microscopía óptica en escalas de longitud por debajo del límite de difracción de 250 nanómetros. La técnica de cromatografía basada en el tamaño desarrollada por Groves y su grupo les permite sondear estructuras supramoleculares en una membrana celular a las escalas de longitud nanométricas necesarias.
"Ahora tenemos una forma de traducir estructuras de tamaño nanométrico que se acercan a las dimensiones moleculares en restricciones geométricas sobre el movimiento de moléculas dentro de una célula viva". "Dice Groves.
Por su técnica de cromatografía basada en tamaño, el espaciamiento de las proteínas y otras moléculas celulares se controla mediante una matriz hexagonal o en forma de panal de nanopartículas de oro que se fabrica en la membrana. El espaciado entre nanopartículas en cada matriz se puede controlar, con tamaños accesibles que van desde 30 hasta casi 200 nanómetros.
"Los componentes individuales de la membrana se mueven libremente por toda la matriz, pero el movimiento de ensamblajes más grandes se ve impedido si exceden las dimensiones físicas de la matriz, Dice Groves.
Groves y sus colegas probaron su técnica de cromatografía basada en el tamaño en micro grupos de receptores de células T (TCR) en las membranas de las células T, que es el módulo funcional para el reconocimiento de antígenos por las células T (linfocitos del timo) en el sistema inmunológico del cuerpo. Estos grupos de señalización de TCR ocupan un régimen de tamaño que va desde decenas hasta unos pocos cientos de nanómetros, que normalmente está por debajo del límite de difracción de la microscopía óptica convencional. Se utilizó cromatografía basada en tamaño para probar las propiedades físicas de los grupos de señalización de TCR en función de la densidad del antígeno. Los resultados revelaron que el grupo de señalización de TCR depende claramente de la cantidad de antígeno encontrado por la célula.
"Esto es algo que no sabíamos antes sobre el sistema de señalización de microcluster TCR, que ha sido bien estudiado utilizando microscopía óptica convencional, "Dice Groves. Es una demostración de prueba de principio que representa otro paso en la dirección de interconectar células vivas con materiales sintéticos para lograr el control de nivel molecular de la célula".
