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Nanodispositivos acompanhar a forma como as células de mudança a partir de dentro

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31 de Maio 2020

Nanodispositivos acompanhar a forma como as células de mudança a partir de dentro

Pela primeira vez, os cientistas adicionaram microscópica dispositivos de rastreamento para o interior das células, dando uma espiada em como o desenvolvimento é iniciado.

Pela primeira vez, os cientistas introduziram minúsculos dispositivos de rastreamento diretamente para o interior de células de mamíferos, dando um inédito de espreitar os processos que regem o seu desenvolvimento inicial. Este trabalho em uma célula embriões poderia avançar em nosso conhecimento dos mecanismos que sustentam o celular do comportamento em geral, e pode, em última análise, fornecer insights sobre o que acontece de errado no envelhecimento e doença.

A equipe de pesquisa, liderada pelo Professor Tony Perry na Universidade de Bath, injetada em uma base de silício nanodevice juntamente com o espermatozóide dentro do óvulo de um mouse. Isto resultou em uma alimentação saudável, ovo fertilizado, que contém um dispositivo de rastreamento. O processo foi repetida com sucesso por várias células, como pode ser visto neste vídeo.

Os dispositivos são, ao invés, como aranhas, completo com altamente flexíveis “pernas”. Estendida membros podem detectar “puxar e empurrar” as forças exercidas no interior da célula, para um nível muito alto de precisão, revelando assim o celular em jogo forças e mostrando como intracelulares importa se reorganiza ao longo do tempo.

O nanodispositivos são incrivelmente fino – como alguns dos componentes estruturais da célula, e a medição de 22 nanómetros, tornando-as 100.000 vezes mais fino do que um quilo de moeda. Isso significa que eles têm a flexibilidade para registrar o movimento da célula, do citoplasma, como o de uma célula do embrião, embarca em sua viagem rumo a tornar-se uma de duas células do embrião.

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“Este é o primeiro vislumbre da física de qualquer célula na escala a partir de dentro”, explica o Professor Perry, que trabalha no Departamento de Bioquímica e Biologia. “É a primeira vez que alguém tenha visto a partir do interior como célula material move-se em torno e se organiza.”

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A atividade dentro de uma célula determina que as funções da célula, explica Perry: “O comportamento dos níveis intracelulares de assunto é, provavelmente, tão influentes para a célula do comportamento como expressão do gene.”

Até agora, no entanto, este complexo de dança de material celular manteve-se praticamente unstudied. Como resultado, os cientistas foram capazes de identificar os elementos que compõem uma célula, mas não como o interior da célula comporta-se como um todo.

“A partir de estudos em biologia e embriologia, o que sabemos sobre certas moléculas celulares e fenômenos, e temos tecidas essas informações em um reducionista narrativa de como as coisas funcionam, mas agora esta narrativa está mudando”, diz Perry. “A narrativa foi escrita em grande parte por biólogos, que trouxeram com eles as questões e ferramentas da biologia. O que estava faltando era a física. Física pergunta sobre as forças que dirigem a uma célula de comportamento, e fornece uma abordagem top-down para encontrar a resposta. Agora podemos olhar a célula como um todo, não apenas as porcas e parafusos que fazer com ele.”

Mouse embriões foram escolhidos para este estudo, devido ao seu tamanho relativamente grande (100 mícrons, que é 10 vezes maior que uma célula). Isso significava que dentro de cada embrião, houve espaço para um dispositivo de rastreamento. Os pesquisadores realizaram medições examinando gravações de vídeo obtidas através de um microscópio, como os embriões desenvolvidos.

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“Às vezes, os dispositivos foram arrojados e torcida que por forças foram ainda maiores do que aqueles no interior das células musculares”, disse Perry. “Outras vezes, os dispositivos mudou muito pouco, mostrando o interior da célula tornou-se calmo. Não havia nada de aleatório sobre esses processos – a partir do momento que você tem uma única célula do embrião, tudo é feito de uma forma previsível. A física é programado.”

Os resultados adicionar a um quadro emergente da biologia que sugere que o material no interior de uma célula viva, não é estático, mas em vez disso, as alterações de suas propriedades em uma pré-ordenados, de forma que a célula realiza sua função ou responde ao ambiente. O trabalho que um dia poderá ter implicações para nossa compreensão de como as células de idade, ou parar de trabalhar em situações de doença.

O estudo publicado esta semana na A Natureza Dos Materiais.

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