Biofísicos de la Universidad de Utrecht han desarrollado una estrategia para usar nanocristales emisores de luz como marcador en células vivas. Al registrar los movimientos de estos puntos cuánticos, pueden aclarar la estructura y dinámica del citoesqueleto. Sus hallazgos fueron publicados hoy en Comunicaciones de la naturaleza .

Los puntos cuánticos utilizados por los investigadores son partículas de material semiconductor de unos pocos nanómetros de ancho. y son objeto de gran interés por su potencial de uso en células fotovoltaicas u ordenadores. "Lo mejor de estas partículas es que absorben la luz y la emiten en un color diferente, ", explica el líder de la investigación Lukas Kapitein." Usamos esa característica para seguir sus movimientos a través de la célula con un microscopio ".

Pero para hacerlo los puntos cuánticos tuvieron que insertarse en la celda. La mayoría de las técnicas actuales dan como resultado puntos que están dentro de vesículas microscópicas rodeadas por una membrana, pero esto les impide moverse libremente. Sin embargo, los investigadores lograron entregar directamente las partículas en células cultivadas mediante la aplicación de un fuerte campo electromagnético que creó aberturas transitorias en la membrana celular. En su artículo, describen cómo este proceso de electroporación les permitió insertar los puntos cuánticos dentro de la celda.

Extremadamente brillante

Una vez insertado, los puntos cuánticos comienzan a moverse bajo la influencia de la difusión. Kapitein:"Desde Einstein, hemos sabido que el movimiento de partículas visibles puede proporcionar información sobre las características de la solución en la que se mueven. Investigaciones anteriores han demostrado que las partículas se mueven con bastante lentitud dentro de la célula, lo que indica que el citoplasma es un fluido viscoso. Pero debido a que nuestras partículas son extremadamente brillantes, podríamos filmarlos a alta velocidad, y observamos que muchas partículas también hacen movimientos mucho más rápidos que hasta ahora habían sido invisibles. Grabamos los movimientos a 400 fotogramas por minuto, más de 10 veces más rápido que el video normal. A esa velocidad de medición, observamos que algunos puntos cuánticos de hecho se mueven muy lentamente, pero otros pueden ser muy rápidos ".

Kapitein está especialmente interesado en la distribución espacial entre los puntos cuánticos lentos y rápidos:en los bordes de la celda, el fluido parece ser muy viscoso, pero más profundo en la celda observó partículas mucho más rápidas. Kapitein:"Hemos demostrado que el movimiento lento se produce porque las partículas quedan atrapadas en una red dinámica de túbulos proteicos llamados filamentos de actina, que son más comunes cerca de la membrana celular. Entonces las partículas tienen que moverse a través de los agujeros en esa red ".

Proteínas motoras

Además de estudiar este proceso de transporte pasivo, Los investigadores han desarrollado una técnica para mover activamente los puntos cuánticos uniéndolos a una variedad de proteínas motoras específicas. Estas proteínas motoras se mueven a lo largo de los microtúbulos, los otros filamentos en el citoesqueleto, y son responsables del transporte dentro de la célula. Esto les permitió estudiar cómo este transporte está influenciado por la distribución densa de la red de actina cerca de la membrana celular. Observaron que esto difiere para diferentes tipos de proteína motora, porque se mueven a lo largo de diferentes tipos de microtúbulos. Kapitein:"El transporte activo y pasivo son muy importantes para el funcionamiento de la célula, por lo que se han propuesto varios modelos físicos diferentes para el transporte dentro de la célula. Nuestros resultados muestran que dichos modelos físicos también deben tener en cuenta las variaciones espaciales en la composición celular ".