Onderzoekers gebruiken verstrooiing van gouden nanostaafjes om de ‘moordenaar en redder’ van het immuunsysteem te identificeren

Elk biologisch systeem is van nature uitgerust met een verdedigingsmechanisme om te beschermen tegen abnormale veranderingen veroorzaakt door lokale, omgevings- of biochemische veranderingen. Witte bloedcellen (WBC) spelen de rol van zo’n ‘soldaat’ in onze immuunrespons. Eén type WBC, bekend als macrofagen, is de meest efficiënte en gespecialiseerde jager omdat het tegelijkertijd is uitgerust met de kracht van selectieve identificatie en eliminatie van buitenlandse indringers, evenals de potentie om wonden te herstellen. Afhankelijk van hun werkverdeling bestaan ​​macrofagen voornamelijk uit twee typen, M1 en M2. M1-cellen fungeren als de ‘professionele killer’, terwijl M2-cellen meer geconcentreerd zijn op genezende activiteit.

In een normale, gezonde situatie houdt het immuunsysteem een ​​goede balans tussen M1- en M2-cellen. Maar bij zieke aandoeningen zoals bacteriële, virus- of parasitaire infecties, of ontstekingen voor atherosclerose, kanker of artritis, wordt het evenwicht tussen M1 en M2 aangetast, en afhankelijk van de crisis treedt er een bepaalde verschuiving op in de M1- of M2-populatie. Als dergelijke veranderingen zouden kunnen worden gecontroleerd, zou dit leiden tot gemakkelijke diagnostiek en voorspelling van gezondheidstoestanden. Er is momenteel geen tool die gemakkelijke detectie van M1 / ​​M2-cellen direct uit weefselvloeistof of een bloedmonster op een labelvrije manier kan bieden zonder fluorescerende tagging.

In een studie die zojuist in het tijdschrift is gepubliceerd Nano Lettershebben onderzoekers van de Bar-Ilan Universiteit in Israël een eenvoudige oplossing voor dit probleem aangetoond met behulp van het verstrooiingseffect van gouden nanostaafjes (GNR’s). Op goud gebaseerde nanodeeltjes staan ​​bekend om hun prominente optische eigenschap met hoge absorptie- en verstrooiingseffecten. Door het verstrooiingseffect te manipuleren en de oppervlaktecoating van GNR’s aan te passen, konden de onderzoekers veranderingen in de optische eigenschap van M1- en M2-macrofagen identificeren en deze gebruiken als een parameter om fysiologische veranderingen te volgen.

De onderzoekers gebruikten de flowcytometer (FCM) om veranderingen in de granulariteit van de cellen vast te leggen om GNR-beladen macrofagen te identificeren en de specifieke verstrooiing van GNR’s te bepalen. De FCM wordt over het algemeen gebruikt om een ​​bepaalde populatie van fluorescentie-gelabelde cellen te identificeren, maar in dit geval werd het gebruikt bij labelvrije detectie alleen gebaseerd op verstrooiing die afkomstig was van de GNR’s. Met deze unieke methode zagen de onderzoekers dat één type coating van GNR’s een grotere selectiviteit vertoonde naar M2-cellen dan M1.

“Onze benadering door gebruik te maken van de verstrooiing van GNR’s om M1- en M2-macrofagen te identificeren, opent een nieuwe strategie voor cellulaire identificatie met behulp van FCM met behulp van verhoogde verstrooiing van geïnternaliseerde nanodeeltjes”, zegt dr. Ruchira Chakraborty, vooraanstaand onderzoeker bij het laboratorium van prof. Dr. Bar-Ilan University is de Kofkin Faculteit Ingenieurswetenschappen en het Instituut voor Nanotechnologie en Geavanceerde Materialen. “Verdere ontwikkeling van deze techniek zal ons ertoe brengen om een ​​nieuw zorgpunt of een biopsietool te bouwen die de stadia van manifestatie van ziekten zoals kanker, atherosclerose en fibrose kan voorspellen, alleen op basis van de eenvoudige weefselvloeistoffen of bloedmonsters”, zegt prof. Dror Fixler, directeur van het Bar-Ilan Nano Institute, die de studie leidde in samenwerking met prof. Ran Kornowski en dr. Dorit Leshem van het Beilinson Hospital.