Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. i. Стеклянная пипетка, наполненная суспензией УНТ, приводится в контакт со стеклянной подложкой. ii. Удаляя стеклянную пипетку от подложки, благодаря силам поверхностного натяжения из суспензии вытягивается УНТ. iii. Вытянутая УНТ приклеивается к стеклянной пипетке эпоксидной смолой.
Рисунок 2. Микрофотографии, полученные методом интерференционной микроскопии до (а) и после введения обычной стеклянной пипетки (b) и соответствующие фотографии, полученные методом люминесцентной микроскопии (c,d). Микрофотографии, полученные методом интерференционной микроскопии до (e) и после введения стеклянной пипетки c наконечником из УНТ, диаметром 100 нм (f), и соответствующие фотографии, полученные методом люминесцентной микроскопии (g,h).
Рисунок 3. а) Изображение митохондрии, с нанесенным красителем. b) Увеличенная область около наконечника эндоскопа. с) Спектры, соответствующие одновременному измерению концентрации ионов кальция в цитозоле и потенциала митохондриальной мембраны.

Вглубь клетки

Ключевые слова:  клеточный эндоскоп, нанотрубки

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

17 января 2011

Биохимики всегда стремились найти наиболее доступный и "мягкий" способ проникать вглубь клеток. В частности, к настоящему времени разработаны и опробованы на практике стеклянные пипетки с толщиной наконечника до 25 нм. Однако проникновение такой пипетки вглубь клетки на расстояния более 1 мкм зачастую приводит к ее серьезному повреждению. Серьезного улучшения не удалось достичь, даже после получения углеродных нанопипеток (где в качестве шаблона вновь выступала стеклянная пипетка) c толщиной наконечника до 10 нм. Считается, что это может быть связано с конической формой наконечника. Поэтому международный коллектив исследователей решил использовать в качестве наконечника нанопипетки углеродные нанотрубки (УНТ). Для нанесения УНТ (внешний диаметр варьировался от 50 до 200 нм, а длина нанотрубок составляла десятки нанометров) авторы статьи использовали специально разработанную ими технологию (рис.1). По утверждениям авторов статьи, предложенная ими технология позволяет получать наконечники не только из нанотрубок, но и из других наноразмерных объектов.

Изменение концентрации ионов кальция в цитозоле служит индикатором механического повреждения клетки: концентрация кальция регулируется посредством механочувствительных каналов (мембранные белки), непосредственно связанных с микрофиламентами, в ответ на введение постороннего предмета внутрь клетки. Это было доказано путем введения ионов гадолиния (III), которые блокировали механочувствительные каналы, и тем самым препятствовали изменению концентрации ионов кальция в цитозоле. Чрезмерное увеличение концентрации ионов кальция в цитозоле может привести к цитотоксическому воздействию, и как следствие, к гибели клетки. При введении обычного эндоскопа с коническим наконечником вглубь клетки изменение концентрации ионов кальция может быть весьма существенным, в то же время, введение эндоскопа с наконечником из УНТ вызывает лишь незначительное и кратковременное изменение концентрации Ca2+.

Для более наглядного подтверждения авторы статьи исследовали HeLa клетки, в которых вырабатывается люминесцирующий белок EYFP-β-актин, благодаря которому возможна простая визуализация микрофиламентов - составной части цитоскелета (рис.2). На микрофотографиях отчетливо видно, что наконечник эндоскопа, проникая внутрь клетки, приводит лишь к локальным повреждениям цитоскелета, либо же вообще оставляет цитоскелет неизменным. Однако практический интерес биохимиков не ограничивается лишь проникновением сквозь клеточную мембрану, но также сфокусирован на возможности исследования отдельных клеточных органелл, в частности митохондрий. Для этого исследователи обработали участок митохондрии, в который вводится зонд, потенциал-чувствительным красителем MitoTracker Orange, а также сравнивали энергетическое состояние органеллы до и после введения зонда (рис.3). Синхронное изменение потенциала митохондриальной мембраны и концентрации ионов кальция в цитозоле свидетельствует о сохранении функциональной активности органеллы.


Источник: Nature Nanotechnology



Комментарии
---
Чрезмерное увеличение концентрации ионов кальция в цитозоле может привести к цитотоксическому воздействию, и как следствие, к гибели клетки.---

А почему кальций в цитозоле должен увеличиваться?
Шуваев Сергей Викторович, 18 января 2011 17:59 
Насколько я понял, в мембране открываются механочувствительные каналы, и ионы кальция поступают из внешней среды, где их концентрация гораздо больше, чем в цитозоле.
Откуда? Или клетка обитает в кальциевом рассоле?
Шуваев Сергей Викторович, 18 января 2011 18:46 
Упс, забыл, что мы не целиком организм рассматриваем! Просто я, например, не знаю на какой мембране локализованы эти механочувствительные трансмембранные белки. Если на внешней клеточной мембране, то не понятно, почему концентрация кальция изменяется, если на мембране внутриклеточной органеллы, то, по всей видимости, ионы кальция поступают именно из этой органеллы, например, из ГЭР.
Кальциеый канал определённо на внешней клеточной мембране. Кстати, ещё вопрос, является ли он АТФ-независимым и/или обладает АТФ-синтетазной активностью.
ГЭР я бы не назвал органеллой. Уж больно он динамичен. Хотя, это вопрос философский
Шуваев Сергей Викторович, 18 января 2011 19:55 
Если на внешней мембране, то опять, возвращаяся к Вашему же вопросу выше, становится непонятным, почему изменяется концентрация кальция!?
Посмотрел внимательнее Sup info и не понял, а "был ли вообще мальчик". Кальций в комплексе с флуорофором обеспечивает визуализацию цитозоля. Клетки сперва нагружают этим комплексом, а потом смотрят на его распределение при протыкании. Сомнительно, что комплекс пройдёт через кальциевые каналы. А вот через "дырку" в клетке - вполне. Нужен полный текст статьи. Поделитесь, у кого доступ есть.
А почему это кальциевые каналы расположены "определенно на внешней клеточной мембране"? Я всегда думала, что между цитозолем и эндоплазматическим ретикулумом (саркоплазматическим ретикулумом в мышечных клетках). Гугл, правда, подсказывает, что на внешней мембране тоже есть - "медленные кальциевые каналы". Но в общем клеточное депо кальция локализовано в ЭПР (и опосредовано кальций-связывающими белками типа кальретикулина), и именно оттуда в случае необходимости высвобождается кальций.

Высвобождение кальция (если я правильно помню) АТФ-независимо, а вот закачивание избытков обратно в ЭПР - энергозатратно.
Александр Ринатович, вы про Fluo-4AM спрашивали? Это не комплекс краски с кальцием для визуализации цитозоля, а краситель для визуализации распределения кальция. Я не работала с таким, просто описание почитала после вашего вопроса. Ну так там пишут, что интенсивность окрашивания связана с концентрацией ионов кальция.

Поэтому клетки сначала окрашивали этим красителем, смотрели картину распределения ионов кальция, а потом протыкали наноиголкой и следили за изменением этой картины. Если немного краски вышло через отверстие, ничего страшного. Главное, что в зоне протыкания или в любом другом месте интенсивность окрашивания не повысилась кардинально - то есть, не произошло локального выброса больших количеств кальция.

Вернее, это написано так, что не произошло, а картинок с Fluo-4AM в supp.info почему-то нет.
А новость мне понравилась
Шуваев Сергей Викторович, 19 января 2011 18:20 
Вот все и сошлось!
Gogotsi Yury, 23 января 2011 21:12 
Полная версия статьи может быть найдена по этой ссылке: http://nano....0online.pdf
Password: nmg
Клепа, 23 января 2011 22:11 
Изящно.
Ой как интересно! Посмотреть бы самой, что таи в малюсенькой клеточке. Когда можно это будет сделать и где?
Вы разве в шестом классе на уроке биологии не красили кожицу лука йодом и не смотрели на клетки в микроскоп?
Трусов Л. А., 10 февраля 2011 14:09 
мы смотрели на арбуз в микроскоп

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Огни подводного города
Огни подводного города

Разминочные викторины по предметам стартовали на Наноолимпиаде
ХIV Всероссийская олимпиада по нанотехнологиям началась. Мы открыли впервые за 13 лет отдельные тесты для школьников по основным предметным направлениям - химии, физике, математике, биологии. Это первые (новые) официальные конкурсы олимпиады, фактически, разминка, дальше будет больше и интереснее...

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»:Динамическое термоодеяло по мотивам кожи кальмара. Газоанализатор на висмутене. Фуллерены для Тиффани. Магнетизм доменной стенки в сегнетоэлектрике или магнитоэлектрическая “сказка наоборот”. 100-летний юбилей академика Исаака Марковича Халатникова. Нобелевская премия 2019.

"Новые нанотехнологии" для "Кванториума"
Новая образовательная программа по основам нанотехнологий разработана для детских технопарков «Кванториум»

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.