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给蠕虫喂食纳米颗粒可以用于理解人类癌症发展过程中体内细胞力发挥的作用

2017-01-03 159浏览 标签: 美国纳米

2017年11日,美国斯坦福大学官网报道该校的材料科学家和生物科学家合作,通过给毫米长的几乎透明的蠕虫喂食含有纳米颗粒的细菌来研究蠕虫体内的细胞机械力,该项技术在今后有望用于研究人类在伤口愈合和癌症发展等过程中体内细胞力发挥的作用。

为了完成此项研究,斯坦福大学材料科学与工程副教授Jennifer Dionne与分子和细胞生理学教授Miriam B. Goodman合作,Goodman教授一直致力于研究此次项目中使用的蠕虫,秀丽隐杆线虫的触觉机理。尽管这项工作的最终目标是检测人类细胞产生的机械力信息,但是该团队正在几乎透明的蠕虫中测试这种技术,这是因为与人体一样,蠕虫在消化过程中所涉及的机械捣碎和挤压过程可以通过纳米颗粒为我们提供细胞力的信息。该研究的关键是当这些纳米颗粒被近红外激光击中时会发光,而且发射光的颜色会根据纳米颗粒周围的压力而改变,所以纳米颗粒可以给出它们在蠕虫体内所承受压力的实时信息。

Jennifer Dionne说:“细胞力的改变可以帮助解释许多疾病,比如心脏病和癌症。该技术将会是我们在疾病的早期阶段在体外或体内使用的纳米级细胞力读取器。”Dionne实验室的研究生、本次试验的主要领导者Alice Lay说:“当纳米颗粒承受一个从纳米牛顿到微米牛顿等级的机械力时(一个被认为与细胞间力量非常相关的力量范围),每个纳米颗粒发射出的光的颜色会从红色变为橘色。”在研究过健康的蠕虫后,该团队将在细菌与纳米颗粒的混合物中引入突变基因,以辨别基因表达对细胞力的作用。这些突变的引入将帮助该团队更好地了解消化疾病及其它相关疾病,比如酸反流。

Jennifer Dionne说:“细胞的机械力在确定一个细胞或一个器官的命运和功能中发挥着重要作用,比如,我们的每次心跳,听觉或伤口的愈合中都有细胞力的参与。这项研究可能影响我们如何研究和了解人类的触摸,消化,癌症,伤口愈合,细胞分裂和分化等。”

截止到目前为止,Dionne的实验室已经制造出了纳米颗粒,Goodman教授的蠕虫已经成功地吃下了这种高科技小吃——纳米颗粒与细菌的混合物,研究人员也已经拍摄了几乎透明的蠕虫中纳米颗粒的静态图像。下一步是在一段时间内捕捉纳米颗粒的动态发光,这将揭示纳米颗粒在消化时所承受的力的变化。

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