ננו-משטחים של ליפו-פרוטאינים לשם דימות ביולוגי

חומר חדש המבוסס על נקודות קוונטיות פותח על ידי צוות מדענים. החומר, המורכב מננו-משטחים של ליפו-פרוטאין נספג במהירות על ידי התאים ושומר על תכונת הפלואורסצנטיות שלו, מה שהופך אותו לחומר מתאים במיוחד לדימות תאים, שיטה המסייעת בהבנת מנגנוני ההתפתחות של מחלות.

חומר חדש המבוסס על נקודות קוונטיות פותח על ידי צוות מדענים. החומר, המורכב מננו-משטחים של ליפו-פרוטאין נספג במהירות על ידי התאים ושומר על תכונת הפלואורסצנטיות שלו, מה שהופך אותו לחומר מתאים במיוחד לדימות תאים, שיטה המסייעת בהבנת מנגנוני ההתפתחות של מחלות.

צוות חוקרים בינתחומי מאוניברסיטת אילינוי פיתח חומר חדש המבוסס על נקודות קוונטיות. החומר, המורכב מננו-משטחים של ליפו-פרוטאין נספג במהירות על ידי התאים ושומר על תכונת הפלואורסצנטיות שלו, מה שהופך אותו לחומר מתאים במיוחד לדימות תאים, שיטה המסייעת בהבנת מנגנוני ההתפתחות של מחלות. “נקודות קוונטיות נחקרות כיום בהיקף נרחב בזכות תכונותיהן הפיזיקאליות, האופטיות והאלקטרוניות הייחודיות”, הסביר Andrew M. Smith, פרופסור לביו-הנדסה באוניברסיטת אילינוי. “המאפיין החשוב ביותר שלהן הוא יכולתן לפלוט אור יציב ובהיר שאותו ניתן לכוונן לרוחב הגוונים השונים בספקטרום האור. מאפיין זה הפך אותן לחומרים שימושיים ביישומים מגוונים, החל מחומרי דימות וגלאים מולקולאריים בתאים וברקמות וכלה בתור רכיבים פולטי-אור בהתקני לד ומסכי טלוויזיה ומחשבים”.

“מחקרים אלו הינם הדוגמה הראשונה לנקודות קוונטיות שטוחות הנקראות בשם ננו-משטחים, במסגרת מערכות ביולוגיות”, אומר החוקר הראשי שמאמרו פורסם בכתב-העת המדעי Journal of the American Chemical Society. “פיתחנו ננו-חלקיק ייחודי שמבנהו שטוח, בדומה לדסקה, הטמון בתוך חלקיק ביולוגי. ננו-חלקיקים אלו מבוססים על נקודות קוונטיות ובאופן דומה גם הם פולטים אור, אולם, יש להם תכונות אופטיות ומבניות מעניינות בזכות המבנה השונה שלהם. תכונות קליטת ופליטת האור שלהן דומות יותר לאלו של בורות קוונטיים, שהם שכבות דקיקות המשמשות לייצור לייזר. מצאנו כי חלקיקים אלו חודרים באופן ייחודי לתוך תאים במהירות רבה ואנו משתמשים בהם כגלאים בתוך תאים חיים”.

“החומר הקולואידי החדש מהווה שילוב בין בור קוונטי אי-אורגני לבין ננו-דסקה אורגנית המורכבת מפוספוליפידים (ליפיד אמפיפטי) וליפופרוטאינים”, מסביר החוקר. “הפוספוליפידים נקשרים לדופנות השטוחות של ננו-המשטחים והליפופרוטאינים נקשרים לשפות המעוקלות, זאת למתן חומר חלקיקי מותאם ביולוגית. לחומרים הללו יש יציבות ארוכת טווח בתמיסות ביולוגיות ואפילו בתמיסות עתירות מלח, והם פולטים תאורה פלואורסצנטית בעלת בהירות השווה לזו המתקבלת מתוך נקודות קוונטיות רגילות”.

לפי דברי החוקר הראשי, חלקיקים אלו שימושיים במיוחד לדימות של מולקולה יחידה, כאשר לנקודות הקוונטיות יש את ההשפעה הגדולה ביותר בזכות שילוב התכונות הייחודיות שלהן של פליטת אור בוהק וגודל זעיר. נקודות קוונטיות סייעו לאחרונה בחשיפת שלל תהליכים ביולוגיים חדשים הקשורים לבריאות וחולי באדם. “אנו סבורים כי היכולות החדשות שמספקים לנו ננו-המשטחים חשובות לדימות של מולקולות ביולוגיות ושל תאים, אולם בעבר היה מאתגר מאוד לייצב את ננו-הגבישים הללו בתווך ביולוגי בשל הממדים הבלתי רגילים שלהם שגרמו להם להידבק אחד לשני, ליצירת צברים שאיבדו את תכונת הפלואורסצנטיות שלהם. משפחה חדשה זו של ננו-משטחים פותרת את הבעיות הללו והחומרים יציבים אפילו בתנאים ביולוגיים חריפים, כגון תמיסות עתירות מלח, מאחר והם טמונים בתוך ליפופרוטאינים. חומרים אלו יוכלו לשמש לשם מעקב אחר תאי סרטן גרורתי בגוף. מבנים ייחודיים של ננו-החלקיקים החדשים הללו נמצאו גם כיעילים יותר בהעברת תרופות לתוך גידולים, זאת בהשוואה לחלקיקים כדוריים רגילים.

תקציר המאמר

הידיעה על המחקר

עוד בנושא באתר הידען

• חומרים ננו מטריים יעזרו לשבב לתקן את עצמו
• האם ננו חומרים בטוחים לשימוש?
• ננו חומרים מורכבים המתארגנים בעצמם