p (PhysOrg.com) - Uma equipe de pesquisa de Stanford usa nanopilares brilhantes para dar aos biólogos, neurologistas e outros pesquisadores mais profundos, uma visão mais precisa das células vivas. p No que diz respeito às palavras, evanescente não vê uso suficiente. É um termo engenhoso cuja beleza desmente seu verdadeiro significado:fugindo ou morrendo rapidamente. James Dean estava evanescente. Os últimos raios de um pôr do sol são evanescentes. Tudo isso desaparece, Contudo, não está perdido, como uma equipe de pesquisadores de Stanford demonstrou em um artigo recente em Proceedings of the National Academy of Sciences. Na verdade, nas mãos certas, a evanescência pode ter um efeito duradouro.

p A equipe de Stanford - liderada pelo químico Bianxiao Cui e pelo engenheiro Yi Cui (sem relação), com os estudiosos Chong Xie e Lindsey Hanson - criaram uma plataforma de pesquisa celular que usa nanopilares que brilham de forma a permitir aos biólogos, neurologistas e outros pesquisadores mais profundos, uma visão mais precisa das células vivas.

p "Este novo sistema de iluminação é muito preciso, "disse Bianxiao Cui, o autor sênior do estudo e professor assistente de química em Stanford. "As próprias estruturas nanopilares oferecem muitas vantagens que tornam esse desenvolvimento particularmente promissor para o estudo de células humanas."

p Desafios de longa data

p Para compreender o potencial dessa descoberta, é útil entender os desafios das formas anteriores de imagem molecular, que iluminam diretamente a área do assunto em vez de usar a luz de fundo, como nesta abordagem.

p Os cientistas esperam por melhor, imagens moleculares menores têm sido algemadas por anos por uma limitação física de quão pequena é a área que eles podem focalizar - uma área conhecida como volume de observação. O volume mínimo de observação tem sido limitado ao comprimento de onda da luz visível, cerca de 400 nanômetros. Moléculas individuais, até mesmo proteínas longas comuns em biologia e medicina, são muito menores do que 400 nanômetros.

p É aqui que entra a evanescência. A equipe de Stanford empregou com sucesso nanopilares de quartzo que brilham apenas o suficiente para fornecer luz para ver, mas fraco o suficiente para perfurar abaixo da barreira de 400 nanômetros. O campo de luz em torno dos nanopilares brilhantes - conhecido como "onda de evanescência" - morre a cerca de 150 nanômetros do pilar. Voilà - uma fonte de luz menor que o comprimento de onda da luz. Os pesquisadores de Stanford estimam que reduziram o volume de observação a um décimo do tamanho dos métodos anteriores.

p Promessa particular

p A técnica de imagem nanopilar de Stanford é particularmente promissora em estudos celulares por várias razões. Primeiro, é não invasivo - não prejudica a célula que está sendo observada, uma queda de algumas tecnologias anteriores. Por exemplo, um neurônio vivo pode ser cultivado na plataforma e observado por longos períodos de tempo.

p Segundo, os nanopilares essencialmente fixam as células no lugar. Isso é promissor para o estudo de neurônios em particular, que tendem a se mover com o tempo devido ao disparo repetido e relaxamento necessário para o estudo.

p Por último, e talvez o mais importante, a equipe de Stanford descobriu que, ao modificar a química na superfície dos nanopilares, eles poderiam atrair moléculas específicas que desejam observar. Em essência, eles podem escolher moléculas para estudar, mesmo dentro do ambiente lotado e complexo de uma célula humana.

p "Sabemos que as proteínas e seus anticorpos se atraem, "disse Bianxiao Cui." Nós revestimos os pilares com anticorpos e as proteínas que queremos examinar são direcionadas diretamente para a fonte de luz - como prima donnas para o centro das atenções. "

p Preparando a cena

p Para criar seus nanopilares, os membros da equipe de Stanford começam com uma folha de quartzo, que borrifam com finos pontos de ouro em um padrão disperso - estilo Jackson Pollock. Eles então gravam o quartzo usando um gás corrosivo. Os pontos dourados protegem o quartzo diretamente abaixo do processo de corrosão, deixando para trás alto, pilares finos de quartzo.

p Os pesquisadores podem controlar a altura dos nanopilares ajustando a quantidade de tempo que o gás de corrosão fica em contato com o quartzo e o diâmetro dos nanopilares variando o tamanho dos pontos de ouro. Assim que o processo de gravação estiver concluído e os pilares forem criados, eles adicionam uma camada de platina à expansão plana de quartzo na base dos pilares.

p O cenário é algo saído de um filme futurista de John Ford - Monument Valley renderizado em cristal de quartzo. Só falta uma diligência e John Wayne. Neste mundo, um amplo deserto de platina se estende até o horizonte, interrompido ocasionalmente por picos transparentes de quartzo cristalino que se elevam várias centenas de nanômetros do fundo do vale.

p Os pesquisadores de Stanford então brilham uma luz abaixo de sua criação. A platina opaca bloqueia a maior parte da luz, mas uma pequena quantidade sobe pelos nanopilares, que brilham contra o campo escuro da platina.

p "Os nanopilares se parecem um pouco com minúsculos sabres de luz, "disse Yi Cui, professor associado de ciência de materiais e engenharia em Stanford, "mas eles fornecem a quantidade certa de luz para permitir que os cientistas façam algumas coisas bastante surpreendentes - como olhar para moléculas individuais."

p A equipe criou uma plataforma excepcional para cultura e observação de células humanas. A platina é biologicamente inerte e as células crescem e aderem aos nanopilares. As torres brilhantes então se encontram com moléculas fluorescentes dentro da célula viva, fazendo com que as moléculas brilhem - fornecendo aos pesquisadores apenas a luz de que precisam para examinar o interior das células.

p "Então, não apenas encontramos uma maneira de iluminar volumes um décimo do tamanho dos métodos anteriores - permitindo-nos olhar para estruturas cada vez menores - mas também podemos escolher quais moléculas queremos observar, "disse Yi Cui." Isso poderia provar exatamente o tipo de tecnologia transformadora que os pesquisadores em biologia, neurologia, medicina e outras áreas precisam dar o próximo salto em suas pesquisas. "