Guidato da Stefan Wilhelm, Ph.D., assistente professore presso la Stephenson School of Biomedical Engineering presso l’Università dell’Oklahoma, un team di ricercatori del Gallogly College of Engineering presso OU, OU Health Sciences Center e Yale University ha recentemente pubblicato un articolo su ACS Nano che descrive il loro sviluppo di una tecnologia di piattaforma di imaging a super risoluzione per migliorare la comprensione di come le nanoparticelle interagiscono all’interno delle cellule.
Poiché le capacità guidate dalla tecnologia nell’ingegneria e nell’assistenza sanitaria sono in costante aumento, scienziati e ingegneri stanno sviluppando nuove tecnologie per far avanzare il futuro della salute. Una di queste aree, la nanomedicina, esplora l’uso di nanoparticelle per il rilascio di farmaci nel corpo per combattere le malattie infettive o il cancro. La valutazione di queste nanomedicine nelle cellule, nei tessuti e negli organi viene spesso eseguita mediante imaging ottico, che può avere una qualità limitata della risoluzione dell’imaging. Sono necessarie nuove tecnologie di imaging per vedere le nanoparticelle nel loro contesto ultrastrutturale 3D all’interno dei tessuti biologici.
“Per vedere le nanomedicine nei campioni biologici, i ricercatori usano la microscopia elettronica, che fornisce un’eccellente risoluzione spaziale ma manca di capacità di imaging 3-D, o la microscopia ottica, che raggiunge un eccellente imaging 3-D, ma mostra una risoluzione spaziale relativamente bassa”, ha detto Wilhelm. “Dimostriamo che possiamo eseguire l’imaging 3D di campioni biologici con una risoluzione simile alla microscopia elettronica. Questa tecnica, chiamata imaging a super risoluzione, ci consente di vedere le nanomedicine all’interno delle singole cellule. Usando questo nuovo metodo di imaging a super risoluzione, possiamo ora iniziano a tracciare e monitorare le nanoparticelle all’interno delle cellule, che è un prerequisito per progettare nanomedicine più sicure ed efficienti nel raggiungere determinate aree all’interno delle cellule”.
I ricercatori hanno applicato una tecnica di imaging a super risoluzione 3D nota come microscopia di espansione che prevede l’incorporamento di cellule all’interno di idrogel rigonfiabili. Come i materiali che assorbono l’acqua utilizzati nei pannolini, i materiali in idrogel si espandono fisicamente fino a 20 volte la loro dimensione originale a contatto con l’acqua.
“Questa espansione consente l’imaging di cellule con una risoluzione laterale di circa 10 nanometri utilizzando un microscopio ottico convenzionale”, ha affermato Wilhelm. “Abbiamo combinato questo metodo con un approccio all’immagine di nanoparticelle metalliche all’interno delle cellule. Il nostro approccio sfrutta la capacità intrinseca delle nanoparticelle metalliche di diffondere la luce. Abbiamo utilizzato la luce diffusa per visualizzare e quantificare le nanoparticelle all’interno delle cellule senza la necessità di ulteriori etichette di nanoparticelle”.
Gli autori suggeriscono che la loro tecnologia di piattaforma di imaging a super risoluzione potrebbe essere utilizzata per migliorare l’ingegneria di nanomedicine più sicure ed efficaci per far avanzare la traduzione di queste tecnologie nella clinica.
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