Endoscopio de alta resolución revela células individuales

La luz que viajaba a lo largo de la fibra óptica se combinó con eficacia en los nanocables, donde fue reemitida al espacio libre al llegar a la punta. La punta del nanocable es extremadamente flexible, debido a su pequeño tamaño y alta relación de aspecto, así que puede soportar la flexión y el pandeo, repetidos y ser utilizada varias veces. Otra posible aplicación del sistema es la detección biológica y la electrofisiología de una célula individual.

Para probar el endoscopio de nanocables como fuente de luz para obtener imágenes subcelulares, los investigadores lo acoplaron ópticamente a un láser de excitación y guiaron luz azul a través de la membrana hasta el interior de células HeLa, la línea inmortalizada de células humanas más utilizada para investigación científica. Iluminar el ambiente intracelular de las células con luz azul mediante la nanosonda no dañó las células, ya que el volumen de iluminación se encontraba en la escala de picolitros. El contacto con el citoplasma de la célula tampoco indujo la muerte celular, apoptosis, estrés celular significativo ni ruptura de la membrana. El estudio fue publicado el 18 de diciembre de 2011, en la revista “Nature Nanotechnology”.

“Combinando las ventajas de las guías de nanocables con imágenes de fluorescencia en fibra óptica, podemos manipular la luz a escala nanométrica dentro de células vivas para estudiar procesos biológicos en células vivas individuales con alta resolución espacial y temporal” dijo el autor principal, el químico Peidong Yang, PhD, de la División de Ciencias de Materiales del Laboratorio Berkeley. “Hemos demostrado que nuestro endoscopio, basado en nanocables, también puede detectar señales ópticas de las regiones subcelulares y, a través de mecanismos activados por luz, puede liberar cargas en las células con especificidad temporal y espacial”.

Una vez que se demostró la biocompatibilidad del endoscopio de nanocables, los investigadores evaluaron las capacidades del dispositivo para la entrega de cargas a sitios específicos dentro de una célula. Para ello, unieron puntos cuánticos a la punta, de óxido de estaño, de los nanocables del endoscopio con conectores fotoactivados que pueden ser escindidos por radiación ultravioleta (UV) de baja energía. Antes de un minuto, el endoscopio de nanocables funcionalizados fue capaz de liberar su carga de puntos cuánticos en sitios intracelulares específicos.

La luz direccional de láser azul se utilizó para excitar uno de dos grupos de puntos cuánticos, ubicados a sólo dos micras de distancia. Con la pequeña área de iluminación y la escasa separación entre la fuente luminosa y los puntos, se garantizan la fluorescencia de fondo baja y el alto contraste de imagen; la fotoactivación para liberar los puntos no tuvo efecto significativo sobre la viabilidad celular.

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Lawrence Berkeley National Laboratory

University of California