Оже-архитектура

Оже-архитектура - это научный метод визуализации, который позволяет биологам, работающим в области нанотехнологий , вскрывать клетки живых организмов, чтобы увидеть и оценить их внутреннюю работу. Используя травление газом аргона для открытия клеток и сканирующий электронный микроскоп для создания трехмерного изображения, исследователи могут использовать эту технику для отслеживания функционирования клеток. Это наиболее важно для оценки того, как клетки реагируют на лекарства, например, в области исследований рака.

Впервые он был обнаружен в 2010 году профессором Лодевиком Коком и его командой, работающей на кафедре биотехнологии Университета Свободного государства в Южной Африке. Этот метод был адаптирован из наносканирующей оже-микроскопии (NanoSAM), методики, используемой учеными-физиками для изучения поверхностных структур металлов и неодушевленных материалов, таких как полупроводники. Первоначально разработанный для наблюдения за дрожжевыми клетками, чтобы узнать больше о том, как они производят газ, который заставляет хлеб подниматься, ученые обнаружили, что этот процесс также можно использовать для наблюдения за другими живыми клетками. ^[1] В 2012 году метод был успешно применен к клеточной ткани человека. ^[2]

История [ править ]

Проект был инициирован в Университете Свободного государства группой Кока в 1982 году, а основные достижения и прорывы произошли в период с 2007 по 2012 год. Первоначальная цель заключалась в изучении биохимических путей липидов , которые позволят выявить уникальные липиды в дрожжах, и разработать новую таксономию структур этих липидов. Это привело к разработке антимитохондриального противогрибкового теста (система 3A), в котором дрожжевые сенсоры используются для определения антимитохондриальной активности соединений. ^[1] Эти соединения, нацеленные на избирательное выключение митохондрий , могут найти применение в борьбе с различными заболеваниями, такими как грибковые инфекции.и рак. Оже-архитектомика, которая открывает отдельные клетки для сканирования, может использоваться для оценки эффективности таких лекарств, определяя, можно ли «выключить» отдельную клетку с помощью целевого лечения.

Основываясь на развитии системы антимитохондриального противогрибкового анализа, ученые Университета Свободного государства сочли необходимым проанализировать систему более подробно. В результате они адаптировали наносканирующую оже-микроскопию, методику, используемую для сканирования свойств металлов в физике, чтобы применить ее к клеткам. Результатом стала комбинация электронной физики шнекового атома, электронной микроскопии и травления аргоном. ^[1]

Основная проблема в применении технологии к биологическому материалу заключалась в том, чтобы изобрести процедуру подготовки образца, которая обеспечила бы стабильность атома и трехмерной структуры во время нано-травления аргоном. Во время визуализации с помощью сканирующего электронного микроскопа NanoSAM используется пучок электронов при 25 кВ вместо обычного пучка 5 кВ. Необходимо было разработать и оптимизировать методы фиксации образцов и обезвоживания, чтобы они соответствовали NanoSAM, не создавая искажений образцов. Установлены и оптимизированы режимы дегидратации на основе процедур спиртовой экстракции, включена фиксация с использованием различных фиксаторов. Электронная проводимость образцов во время травления аргоном обеспечивалась оптимизированным золотом.распыление .

Процедура [ править ]

Во-первых, биологический образец покрывается золотом, чтобы стабилизировать внешнюю структуру и сделать ее проводящей электроны. Затем он сканируется в режиме SEM, и поверхность визуально увеличивается. Применяется электронная физика оже-атома, и выбранные области на поверхности образца освещаются электронами. Падающий луч выбрасывает электрон на внутреннюю орбиталь атома, оставляя открытое пространство. Он заполняется электроном с внешней орбитали путем релаксации.. Выделяется энергия, вызывающая выброс электрона с внешней орбитали. Этот электрон называется электроном Оже. Количество выделяющейся энергии измеряется с помощью оже-электронной спектроскопии (AES) и используется для идентификации атома и его интенсивности. Точно так же площадь поверхности может быть экранирована электронным лучом, что в конечном итоге дает шнековые электроны, которые отображаются на карте, показывая распределение атомов в разных цветах, покрывающих площадь поверхности заданного размера. Ранее просеянная поверхность образца травится аргоном, обнажая новую поверхность образца, которая затем снова анализируется. Таким образом визуализируется трехмерное изображение и архитектура элементной композиции всей ячейки. ^[1]

Открытия [ править ]

Этот процесс в нанотехнологиях привел к открытию пузырьков газа внутри дрожжей. ^[3] Это считается изменение парадигмы , ^[1] , так как голые пузырьки газа не ожидаются внутри любого типа клетки за счет структурированной воды в цитоплазме . Его экспонировали в обработанном флуконазолом пузырьковом сенсоре дрожжей Nadsonia . Это единственная известная в настоящее время технология, которая может выполнять такой тип наноанализа биологического материала. ^{[ необходима цитата ]}

Использование в медицине [ править ]

Развитие нанотехнологий в медицине позволяет доставлять микродозы лекарств и лечебных средств непосредственно к инфицированным клеткам, вместо того, чтобы убивать большие группы клеток, часто за счет здоровых клеток. Золото на наноуровне обладает способностью связываться с определенными типами биологического материала, а это означает, что определенные типы клеток могут быть нацелены. Технику шнековой архитектомики можно использовать для картирования успеха или неудач нацеленной доставки лекарств путем анализа клеток. Команда из Университета Свободного государства работает с клиникой Мэйо, чтобы использовать эту технологию в своих исследованиях рака. ^[4]

Ссылки [ править ]