"Nanowire-based single-cell endoscopy". R. Yan, J. H. Park, Y. Choi, C. J. Heo, S. M. Yang, L. P. Lee, P. Yang. Nature Nanotechnology. IN PRESS. doi: 10.1038/nnano.2011.226
One-dimensional smart probes based on nanowires and nanotubes that can
safely penetrate the plasma membrane and enter biological cells are
potentially useful in high-resolution and high-throughput gene and drug delivery, biosensing and single-cell electrophysiology.
However, using such probes for optical communication across the
cellular membrane at the subwavelength level remains limited. Here, we
show that a nanowire waveguide attached to the tapered tip of an optical
fibre can guide visible light into intracellular compartments of a
living mammalian cell, and can also detect optical signals from
subcellular regions with high spatial resolution. Furthermore, we show
that through light-activated mechanisms the endoscope can deliver
payloads into cells with spatial and temporal specificity. Moreover,
insertion of the endoscope into cells and illumination of the guided
laser did not induce any significant toxicity in the cells.
Las sondas inteligentes unidimensionales, basadas en nanoalambres y nanotubos, que pueden penetrar de manera segura la membrana de plasma y entrar en células biológicas, son potencialmente útiles en la liberación con alta resolución y alto rendimiento de fármacos y de genes, como biosensores y en la electrofisiología de una sóla célula. Sin embargo, el uso de tales sondas para la comunicación óptica a través de la membrana celular aún es limitada a niveles por debajo de la longitud de onda. Aquí mostramos que una guía de onda de nanoalambre unida al extremo de una fibra óptica puede guiar luz visible a regiones intracelulares de una célula de un mamífero vivo, y también puede detectar señales ópticas de las regiones subcelulares con una alta resolución espacial. Es más, mostramos que a través de mecanismos activados por luz, el endoscopio puede enviar carga al interior de las células con especifidad espacial y temporal. Además, la inserción del endoscopio en las células y la iluminación proveniente de un láser guía no induce alguna toxicidad importante en las células.
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