Поиск - новости науки и техники

Ученые создали нанозонд для исследования метастазов рака

26.12.19

Международный коллектив ученых, в том числе из НИТУ «МИСиС» и МГУ, разработали нанозонд для  3D картирования pH (уровня кислотности) живой клетки с пространственным разрешением 50 нанометров.

Уникальный инструмент может применяться при глубинном исследовании механизма процессов  метастазирования рака,  течения язвенной болезни желудка, воспалительных явлений в организме человека и других биологических систем.  Результаты работы представлены в международном научном журнале Nature Communications.

Жизнедеятельность клеток организма требует поддержания относительно постоянной нейтральной внеклеточной микросреды. Известно, что внеклеточное закисление, сдвиг уровня pH в кислую сторону, происходит во время воспалительных процессов и при развитии опухолей.

Более того, кислотная межклеточная среда может способствовать метастазированию опухоли и сама по себе стимулировать воспалительные реакции. Поэтому точное измерение уровня локального внеклеточного pH необходимо ученым  для исследования механизмов развития патологий и поиска путей их решения.

Ученые разработали нано-зонд, который позволяет с  пространственным разрешением до 50 нанометров и со скоростью до 2 миллисекунд мониторить уровень pH живых клеток. Он не требует предварительного введения в ткань или клетку флуоресцентных меток, нетоксичен и безопасен для обследуемого организма. При этом его устройство представляет собой довольно сложный и тонкий механизм.

«Основной функциональный элемент прибора представляет собой нано-сенсор, который получен «сшиванием» глюкозооксидазы и поли-1-лизина на кончике стеклянного нанокапилляра и в итоге образует  рН-селективную наномембрану с чувствительностью выше 0,01 единиц. Этот сенсор способен к быстрому реагированию (до ~ 2 мс) и уникально высокому пространственному разрешению (~ 50 нм). Микроскопическая мембрана была интегрирована в двухканальный стеклянный нанозонд, объединяющий измерение pH с дистанционным контролем с обратной связью с помощью сканирующей ион-проводящей микроскопии»,

– рассказывает один из соавторов работы, к.ф.-м.н Александр Ерофеев.

В результате исследователи получили  технологию, на основе которой можно  проводить одновременную 3D-топографию и мониторинг кислотности живых клеток, например, клеток раковой опухоли, слизистой желудка, клеток сердца и тд. На выходе можно получать трехмерное изображение участка живой ткани и даже отдельных клеток с показаниями локальных значений уровня кислотности среды.

Результаты научной работы могут иметь решающее значение для понимания роли pH в клеточной активности и, в свою очередь, его значения в диагностике и лечении рака, а также возникновения и течения многих воспалительных процессов.

 

Нет комментариев