Inženjeri s MIT-a napravili su senzorno polje koje po prvi put može otkriti pojedine molekule vodikova peroksida, koje potječu iz jedne žive stanice. Vodikov je peroksid dugo bio poznat po tome da oštećuje stanice i njihove DNA, ali znanstvenici su nedavno otkrili dokaze koji ukazuju na ulogu koja je korisnija - čini se da djeluje kao signalizacijska molekula u kritičnom putu stanice koji stimulira rast. 

"Kada taj put krene u krivom smjeru, stanice mogu postati zloćudne, tako da bi razumijevanje uloge vodikova peroksida moglo dovesti do novih mogućnosti za potencijalne lijekove protiv raka", izjavio je Michael Strano, voditelj istraživačkog tima. Strano i njegove kolege opisuju svoje novo senzorno polje, koje je izrađeno od karbonskih nanocijevi, u ožujskom online izdanju časopisa Nature Nanotechnology. 

Stranov tim je koristio polje za proučavanje toka vodikova peroksida, koji nastaje kada zajednički faktor rasta, nazvan EGF, aktivira svoj cilj, receptor poznat kao EGFR, koji se nalazi na staničnim površinama. Po prvi puta tim je dokazao da su razine vodikova peroksida više nego dvostruke kada je aktivirana EGFR. 

EGF i drugi faktori rasta potiču stanice da rastu i da se podijele kroz kompleksu kaskadu reakcija unutar stanice. Još je uvijek nejasno kako točno vodikov peroksid utječe na ovaj proces, ali Strano nagađa da bi nekako mogao povećavati EGFR signal, pojačavajući obavijest stanici. Budući da je vodikov peroksid mala molekula koja se ne širi daleko (oko 200 nanometara), signal će biti ograničen na stanicu u kojoj je reproduciran.

Također je utvrđeno da u stanicama raka kože, za koje se vjerovalo da u njima postoji preaktivna EGFR djelatnost, protok vodikova peroksida može biti deset puta veći nego u normalnim stanicama. Zbog drastične razlike, Strano vjeruje da bi ova tehnologija mogla biti korisna u izradi dijagnostičkih uređaja za neke vrste raka. 

"Mogli biste isplanirati malene prijenosne uređaje koji bi vašem liječniku mogli pokazati neka tkiva na minimalno invazivni način i reći je li taj prijelaz oštećen", kaže on. 

Strano ističe kako je ovo prvi put da je senzorno polje s jednom specifičnom molekulom ikada bilo pokazano. On i njegove kolege to su matematički derivirali. Takvo polje može razlikovati "blisko polje" molekularne generacije od onoga koje se odvija daleko od površine senzora. "Polja ove vrste imaju sposobnost razlikovanja, na primjer, ako pojedine molekule dolaze iz enzima koji se nalazi na površini stanica, ili duboko unutar stanice", kaže Strano. 

Kako su to učinili? Senzor se sastoji od filma ugljikovih nanocjevčica ugrađenih u kolagen. Stanice mogu rasti na kolagenskoj površini, a kolagen isto tako privlači i hvata u klopku vodikov peroksid otpušten od strane stanica. Kada nanocjevčice dođu u kontakt s zarobljenim vodikovim peroksidom, njihova fluorescencija treperi. Računajući treperenje, može se dobiti točan broj ulaznih molekula. 

Naredni koraci

Istraživači u Stranovu laboratoriju planiraju proučavati različite oblike EGF receptora da bi bolje opisali protok vodikova peroksida i njegovu ulogu u staničnoj signalizaciji. Već su otkrili da su molekule kisika upotrebljavane za stvaranje peroksida. 

Stranov tim također radi na senzorima ugljikovih nanocijevi za druge molekule. Tim je već uspješno testirao senzore za dušikov oksid i ATP (molekula koja nosi energiju unutar stanica). "Popis biomolekula koje sada možemo otkriti vrlo konkretno i selektivno ubrzano raste", kaže Strano, koji također ističe da sposobnost otkrivanja i računanja pojedinih molekula razlikuje ugljikove nanocjevčice od mnogih drugih nanosenzornih platformi.


Izvor: esciencenews.com