Forscher sind mit einem innovativen, multi-funktionale Sensing Instrument zur Untersuchung Adenosin triposphate (ATP) der Freisetzung und ihre Rolle bei der Mukoviszidose. Die ATP-Studie ist der erste Anwendung eines neuartigen Sensor-System entwickelt, durch ein Forschungs-Team unter der Leitung von Christine Kranz am Georgia Institute of Technology.
Diese patentierte Technologie fügt hinzu, Einbau-Mikro-und Nano-Elektroden an der Spitze ein Rasterkraftmikroskop (AFM), Schaffung eines einheitlichen Tool, können gleichzeitig überwachen Topographie zusammen mit elektrochemischen Aktivität an der Zelloberfläche.
Die Forscher werden Informationen über die Forschung am 26. März an der American Chemical Society's 231. Sitzung in Atlanta während einer Tagung über neue Ansätze in der analytischen Chemie.
Das neue multi-funktionelle bildgebende Technik wird vorab die Untersuchung biologischer Proben, sagte Boris Mizaikoff, ein Associate Professor an der Georgia Tech's School für Chemie und Biochemie und Leiter des dortigen Angewandte Sensoren Lab. "Konventionelle AFM kann Bild Oberflächen, in der Regel aber sieht begrenzte chemische Informationen", erklärte er. "Und obwohl Scannen elektrochemische Mikroskopie (SECM), einem anderen Probing-Technik, bietet seitlich gelöst elektrochemische Daten, es verfügt nur über eine begrenzte räumliche Auflösung. Durch die Kombination von AFM und SECM Funktionalität in einem einzigen Scan-Sonde, unser Tool bietet Forschern mit einer ganzheitlichen Sicht der Aktivitäten auf der Zelloberfläche. "
Zusätzlich zu Mizaikoff und Kranz, das Team auch nach der Promotion Gelehrten Jean-Francois Masson und Doktorand Justyna Wiedemair.
In der ATP-Studie, die wird gefördert durch die National Institutes of Health und geschieht in Zusammenarbeit mit Douglas Eaton am Emory University's School of Physiologie, der Georgia Tech Team verwendet die Multi-Scan-Biosensoren zu studieren ATP-Freisetzung an der Oberfläche von lebenden Epithelzellen ( Zellen, die die meisten Drüsen und Organe im Körper). ATP, eine Chemikalie, die in Energie-Verkehr, ist von Interesse für medizinische Forscher, weil Erhöhte wurden im Zusammenhang mit zystischer Fibrose, eine Krankheit, betrifft ein Drittel aller 2500 Menschen in den Vereinigten Staaten.
Mit epithelialen Zellkulturen von Emory, der Georgia Tech Forscher haben gezeigt, dass ihre multi-funktionale Biosensoren Arbeit an der Live-Zell-Oberfläche während der In-vitro-Studien.
"Bevor Sie identifizieren können, was löst die ATP-Freisetzung, wir müssen in der Lage sein quantitativ messen die freigegeben Arten auf der Zelloberfläche," Mizaikoff sagte, unter Hinweis darauf, dass viele pathologische Ereignisse mit der Unterbrechung der chemischen Kommunikation und molekulare Signalübertragung zwischen Zellen, vor allem in den Nervensystems, Lungen und Nieren.
Ein besseres Verständnis der zellulären Kommunikation kann dazu führen, dass neue Strategien für die Behandlung von Krankheiten, Mizaikoff fügte hinzu: "Die Fähigkeit zu bedienen Sensoren in einer elektrochemischen Imaging-Modus auf der Mikro-und Nanobereich ist eine spannende Gelegenheit für die Ergänzung optische bildgebende Verfahren. Es gibt viele Probleme der klinischen Forschung dass diese Biosensoren können helfen mit. "
In der gleichen Sitzung ACS, der Georgia Tech Team wird auch Ergebnisse einer im Zusammenhang Projekt.
Eine Zusammenarbeit mit Estelle Gauda an der Johns Hopkins Universität und auch von NIH Zuschüsse, dieses Projekt überwacht ATP-Freisetzung an der Karotis-Körper. (Die Karotis-Körper ist ein chemoreceptor, dass neben anderen Funktionen, Monitore Sauerstoffgehalt im Blut und hilft, die Atmung.)
Chronische Sauerstoff-Stress - zu viel oder zu wenig Sauerstoff in der frühen postnatalen Entwicklung - kann dazu führen, dass ein Mangel in Höhe von Sauerstoff erreichen Körpergewebe in verfrüht Säuglinge und neugeborene Tiere. Aber wenig ist bekannt darüber, wie Sauerstoff-Stress wirkt sich auf regulatorische Netzwerke und verändert chemoreceptors. Einblicke zu gewinnen, der Georgia Tech Forscher wird ATP-Studie, die unter den Signal-Moleküle, die von der Karotis-Körper.
Forscher die gleiche Technologie, die für die multi-funktionale Scan-Sonde. Für diese Studie jedoch, sie haben die maßgeschneiderte Biosensor zur Arbeit in einem größeren Maßstab - Mikroelektroden sind etwa 25 Mikrometer Durchmesser im Gegensatz zu den Sub-Mikrometer-Dimensionen des kombinierten AFM-SECM Ansatz.
"Es gibt eine Menge von Schwellenländern Sensor-Technologien, aber nur wenige wurden für die routinemäßige Anwendung in der medizinischen Forschung, das ist eines der Entwicklungsziele auf die Angewandte Sensorik-Labor", sagte Mizaikoff. "Als analytische Chemiker, wir wollen, dass die Entwicklung quantitativer Sensor-Geräten, die Antwort wichtige Fragen für die klinische Forscher."
Jane Sanders
jane.sanders @ edi.gatech.edu
Georgia Institute of Technology Research News
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