Neuartige Quantenpunkte verbessern Cell imaging

Ein Team von Forschern an der University of Illinois at Urbana-Champaign und Mayo-Klinik haben eine neue Art von molekularen Sonde, die Messen und zählen RNA in den Zellen und Gewebe ohne organische Farbstoffe entwickelt. Die Sonde basiert auf der herkömmlichen Fluoreszenz in Situ Hybridisierung (FISH) Technik, aber es stützt sich auf kompakte Quantenpunkte, Moleküle und kranken Zellen anstatt Leuchtstofffärbungen zu beleuchten.

In den letzten 50 Jahren hat Fisch in einem multi-Milliarden-Dollar-Industrie entwickelt, weil es effektiv Bilder und DNA und RNA in einzelne Zellen zählt. Fisch hat jedoch seine Grenzen aufgrund der heiklen Natur der Farbstoffe. Z. B. die Farbstoffe schnell verschlechtern und sind nicht sehr gut im Bildgebung in drei Dimensionen. Darüber hinaus können konventionelle Fische nur ein paar RNA oder DNA-Sequenzen zu einem Zeitpunkt ablesen.

„Farbstoffe durch Quantenpunkte ersetzen, gibt es überhaupt keine Stabilitätsprobleme und wir können zahlreiche RNAs mit höheren Treue als vor, zählen“, sagte Andrew Smith, Associate Professor of Bioengineering und Mitglied des Research-Teams. „Darüber hinaus deckten wir eine grundlegende Begrenzung für die Größe eines molekularen Labels in Zellen, enthüllt neue Design-Regeln für die Analyse in den Zellen.“

In ihrer neuesten Publikation, 26. Oktober 2018, in der Online-Ausgabe von Nature Communicationsidentifiziert Smith und sein Team eine optimale Größe für Quantenpunkte zum effektiven Arbeiten mit dem Fisch-Protokoll. Diese Entdeckung ermöglichte Quantum erhielt Dot-basierte Fisch derzeit entsprechend der Kennzeichnung Genauigkeiten mit organischen Farbstoffen.

Das Team erstellt einzigartige Quantenpunkte, die bestehen aus einer Zink, Selen, Cadmium und Quecksilber-Legierung und sind beschichtet mit Polymeren. „Der Kern des Punktes bestimmt die Wellenlänge der Emission und die Shell bestimmt, wieviel Licht gegeben werden“, sagte Smith, der auch mit Mikro + Nanotechnologie-Labor, Carle Illinois College of Medicine und Department of Materials Science angeschlossen ist und Engineering an der University of Illinois.

Diese Punkte können Farbe unabhängig von der Größe des Partikels, emittieren, die für konventionelle Quantenpunkte nicht zutrifft. Die Punkte sind auch klein genug (7 Nanometer) passen auf eine Sonde, die zwischen Proteinen und DNA in einer Zelle, macht sie besser vergleichbar in der Größe, die Farbstoffe in konventionellen FISH-Sonden manövrieren können.

In Experimenten mit HeLa-Zellen und Prostata-Krebszellen fanden die Forscher, dass farbstoffbasierte Fisch zellenzahlen schnell innerhalb von Minuten abgelehnt. Die Quantum Dot-basierte FISH-Methode bereitgestellt langfristige Lumineszenz um ermöglichen, zählen der RNA für mehr als 10 Minuten, macht es möglich, 3-d-Zelle Bildgebung zu erwerben.

„Dies ist wichtig, weil Bilder von Zellen und Geweben erworbene Stück durch Stück nacheinander, sind so dass spätere Scheiben, die mit Farbstoffen gekennzeichnet sind aufgebraucht sind, bevor sie abgebildet werden können,“, sagte Smith.

Weitere Informationen:
Yang Liu Et al., Enhanced mRNA Fisch mit kompakten Quantenpunkte, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-06740-x

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