Ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны использовали метод наноплазмоники для наблюдения в реальном времени за производством внутри клеток различных сложных химических соединений. Технология поможет в изучении функций клеток, разработке новых методов лечения различных болезней и создании вакцин.
Визуализация секреции белков в отдельной клетке. Видео: EPFL
Для наблюдения исследователи помещают отдельные клетки в микроскопические лунки в наноструктурированном позолоченном чипе. После этого они вызывают плазмонный резонанс на поверхности чипа. Это резонансные колебания электронов, возникающие при возбуждении поверхностного плазмона внешней электромагнитной волной. Эти колебания позволяют картировать секретирующиеся вещества по мере их образования, наблюдая за формой и движением клеток.
В основе метода ученых лежит наноплазмонный чип площадью 1 см², состоящий из миллионов крошечных отверстий и сотен камер для отдельных клеток. Чип изготовлен из наноструктурированной золотой подложки, покрытой тонкой полимерной сеткой. Каждая камера заполнена клеточной средой, чтобы клетки оставались живыми и здоровыми в процессе визуализации.
Строение чипа, с помощью которого проводились исследования. Изображение: Saeid Ansaryan et al., Nature Biomedical Engineering
Плазмонный резонанс запускается с помощью светового луча, который заставляет электроны в атомах золота колебаться. Наноструктура сконструирована таким образом, что сквозь нее могут проникать только определенные длины волн. Когда что-то — например, секреция белка — происходит на поверхности чипа, это изменяет проходящий свет и спектр смещается. Датчик изображения и светодиод фиксируют такие изменения.
Поскольку этот метод погружает клетки в питательную среду и не требует токсичных меток, используемых в других технологиях визуализации, исследуемые клетки легко восстановить. Это дает методу большой потенциал для использования в разработке фармацевтических препаратов, вакцин и других методов лечения, отмечают авторы. Например, его можно использовать для изучения того, как клетки реагируют на различные методы лечения на индивидуальном уровне.
