Wissenschaftler der École Polytechnique Fédérale de Lausanne nutzten zur Beobachtung Nanoplasmonik
Visualisierung der Proteinsekretion in einer einzelnen Zelle. Video: EPFL
Zur Beobachtung platzieren Forscher einzelneZellen in mikroskopisch kleine Vertiefungen in einem nanostrukturierten, vergoldeten Chip. Danach verursachen sie eine Plasmonenresonanz auf der Oberfläche des Chips. Dies sind resonante Schwingungen von Elektronen, die auftreten, wenn ein Oberflächenplasmon durch eine externe elektromagnetische Welle angeregt wird. Diese Schwankungen ermöglichen es, ausgeschiedene Substanzen während ihrer Bildung zu kartieren und die Form und Bewegung von Zellen zu beobachten.
Die Methode der Wissenschaftler basiert auf einem nanoplasmonischen Chipeine Fläche von 1 cm², bestehend aus Millionen winziger Löcher und Hunderten von Kammern für einzelne Zellen. Der Chip besteht aus einem nanostrukturierten Goldsubstrat, das mit einem dünnen Polymernetz bedeckt ist. Jede Kammer ist mit Zellmedien gefüllt, um die Zellen während des Bildgebungsprozesses am Leben und gesund zu halten.
Die Struktur des Chips, mit dem die Forschung durchgeführt wurde. Bild: Saeid Ansaryan et al., Nature Biomedical Engineering
Plasmonenresonanz wird ausgelöst durchein Lichtstrahl, der die Elektronen in den Goldatomen zum Schwingen bringt. Die Nanostruktur ist so ausgelegt, dass nur bestimmte Wellenlängen sie durchdringen können. Wenn auf der Oberfläche des Chips etwas passiert – etwa eine Proteinsekretion –, ändert sich das durchgelassene Licht und das Spektrum verschiebt sich. Ein Bildsensor und eine LED erkennen solche Veränderungen.
Weil bei dieser Methode Zellen eingetaucht werdenKulturmedium und erfordert keine toxischen Markierungen, die in anderen Bildgebungstechnologien verwendet werden, die untersuchten Zellen sind leicht zu gewinnen. Dies verleiht der Methode ein großes Potenzial für den Einsatz bei der Entwicklung von Arzneimitteln, Impfstoffen und anderen Behandlungen, stellen die Autoren fest. Beispielsweise kann damit untersucht werden, wie Zellen auf individueller Ebene auf verschiedene Behandlungen ansprechen.
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Titelbild: Darstellung lebender Zellen in Mikrochipzellen. Bild: BIOS EPFL