O cultivo de nanomateriais funcionais inorgânicos, como pontos quânticos, diretamente no núcleo de células vivas oferece aos pesquisadores oportunidades sem precedentes para estudar processos celulares, manipular a expressão genética e desenvolver novas estratégias terapêuticas. Os pontos quânticos são nanocristais semicondutores que exibem propriedades ópticas e eletrônicas únicas devido a efeitos quânticos. Este tutorial fornece um protocolo passo a passo para a síntese de pontos quânticos dentro do núcleo de células vivas de mamíferos.

Materiais:

- Linha celular de mamífero de interesse (por exemplo, HeLa, COS-7)
- Meio de cultura celular (por exemplo, meio Eagle modificado por Dulbecco, DMEM)
- Soro fetal bovino (FBS)
- Solução antibiótica penicilina-estreptomicina
- Materiais precursores de pontos quânticos (por exemplo, seleneto de cádmio (CdSe) ou sais de telureto de cádmio (CdTe))
- Boroidreto de sódio (NaBH4)
- ácido L-ascórbico
- Polietilenimina (PEI)
- Peptídeo de sinal de localização nuclear (NLS)
- Reagente de transfecção (por exemplo, Lipofectamine 2000)

Procedimento:

1. Cultura celular:
- Manter a linhagem celular de mamífero de interesse em meio de cultura celular suplementado com solução antibiótica FBS e Penicilina-Estreptomicina.
- Colocar as células em lamelas de vidro ou em placas de cultura para microscopia e outras análises.

2. Síntese de Precursores de Pontos Quânticos:
- Prepare uma solução estoque do material precursor de pontos quânticos (por exemplo, sais CdSe ou CdTe) em um solvente adequado (por exemplo, clorofórmio ou dimetilformamida).
- Para pontos quânticos CdSe, dissolver o sal CdSe em trioctilfosfina (TOP) e adicionar óxido de trioctilfosfina (TOPO) como agente estabilizante.
- Para pontos quânticos de CdTe, dissolva o sal de CdTe em TOP e adicione pó de telúrio e TOPO.

3. Conjugação de peptídeos direcionados ao núcleo:
- Conjugue a solução precursora de pontos quânticos com o peptídeo NLS para garantir a localização nuclear.
- Misture o peptídeo NLS com a solução precursora de pontos quânticos e agite por várias horas ou durante a noite.
- Purifique a solução precursora de pontos quânticos conjugada com NLS usando centrifugação ou filtração por membrana.

4. Síntese de pontos quânticos dentro das células:
- Transfectar as células com a solução precursora de pontos quânticos conjugada com NLS usando um reagente de transfecção adequado (por exemplo, Lipofectamine 2000).
- Siga as instruções do fabricante para o protocolo de transfecção.
- Incubar as células por um tempo suficiente (por exemplo, 24-48 horas) para permitir a síntese de pontos quânticos dentro do núcleo.

5. Redução e Estabilização:
- Após a incubação, trate as células com um agente redutor (por exemplo, NaBH4) e um agente estabilizador (por exemplo, ácido L-ascórbico) para reduzir os precursores de pontos quânticos e aumentar a sua estabilidade.
- Prepare uma solução fresca de NaBH4 e ácido L-ascórbico em meio de cultura celular.
- Adicione a solução do agente redutor e estabilizante às células e incube por um curto período de tempo (por exemplo, 1-2 horas).

6. Imagens e análises:
- Use microscopia de fluorescência para visualizar os pontos quânticos cultivados dentro do núcleo das células vivas.
- Microscopia confocal ou técnicas de imagem de super-resolução podem fornecer informações detalhadas sobre a localização e morfologia dos pontos quânticos.
- Analisar as propriedades ópticas dos pontos quânticos, tais como espectros de emissão, intensidade e fotoestabilidade, para avaliar a sua funcionalidade e adequação para aplicações específicas.

Considerações adicionais:

- A escolha dos materiais precursores dos pontos quânticos e as condições de síntese podem influenciar o tamanho, a forma e a composição dos pontos quânticos formados dentro das células.
- A otimização das condições de transfecção e síntese pode ser necessária para alcançar uma localização nuclear eficiente e a formação de pontos quânticos.
- Devem ser incluídos controlos apropriados, tais como células tratadas com precursores de pontos quânticos não conjugados ou células sem transfecção, para garantir uma interpretação precisa dos resultados.

Seguindo este protocolo, os pesquisadores podem cultivar com sucesso pontos quânticos diretamente dentro do núcleo de células vivas, permitindo a exploração de novos caminhos em bioimagem em nanoescala, nanoengenharia celular e nanomedicina.