Image SEM du FND utilisé dans cette étude. Crédit: Petit (2021). DOI :10.1002/smll.202006421
Aussi étrange que cela puisse paraître, de nombreux scientifiques ont tenté de placer des diamants extrêmement petits à l'intérieur de cellules vivantes. Pourquoi? Parce que les nanodiamants sont toujours brillants et peuvent nous donner des connaissances uniques sur la vie interne des cellules sur une longue période. Aujourd'hui, des chercheurs en physique de l'Université de Lund en Suède ont réussi à injecter un grand nombre de nanodiamants directement à l'intérieur de la cellule.
Les diamants ne sont pas seulement recherchés pour leur beauté, mais aussi pour leurs propriétés luminescentes uniques, du moins parmi les scientifiques. Contrairement à d'autres matériaux fluorescents, ils ne blanchissent pas.
"Nous les considérons en fait comme un colorant. De plus, ils sont biocompatibles, " dit Elke Hebisch, chercheur en physique du solide à l'Université de Lund.
Avec le professeur Christelle Prinz, elle a "injecté" des diamants fluorescents de taille nanométrique dans des cellules vivantes.
En tant que chercheur, disposer d'un tel rapporteur à l'intérieur d'une cellule présente de nombreux avantages :acquérir de nouvelles connaissances sur la cellule, ainsi que de surveiller ce qui se passe à l'intérieur de la cellule au fil du temps.
« Surtout ce dernier serait un grand pas en avant, comme il est actuellement possible de prendre des instantanés de, par exemple, protéines dans une cellule, mais difficile de suivre les évolutions dans le temps, " explique Elke Hebisch.
Que voudraient savoir les chercheurs ? Il pourrait s'agir de séparer les cellules saines des cellules malades, ciblant des protéines causant des maladies et d'autres protéines dans une cellule spécifique, ou surveiller les variations de température et de pH. Les connaissances acquises pourraient être de la recherche fondamentale pure, mais peuvent également être utilisées pour comprendre les maladies et développer des médicaments.
Livraison intracellulaire rapide et à haute efficacité de FND via une injection assistée par nanopaille, par rapport à l'administration de FND à faible rendement par incubation. a) Panneau supérieur :schémas de la livraison de FND intracellulaire par incubation. Panneau du milieu et du bas :images de microscopie confocale à fluorescence (xy, xz, et yz scans) de cellules A549 vivantes après 1 et 24 h d'incubation dans un milieu contenant du FND. b) Panneau supérieur :schémas des injections de FND assistées par nanopaille. Panneau du bas :image de microscopie à fluorescence confocale de cellules vivantes sur des nanopailles imagées 5 min après l'administration du FND. Dans toutes les images, le signal FND est affiché en vert-jaune-rouge, en fonction de l'intensité des pixels, et le signal du noyau cellulaire est représenté en bleu. Toutes les images sont des projections 2D de l'intensité maximale des pixels obtenue à partir de balayages d'échantillons 3D (XYZ). Pour toutes les images, le bruit de fond correspond à trois comptes. c) Quantification du signal FND internalisé :intensité de pixel FND intégrée normalisée à la surface cellulaire (± S.E.M.) évaluée pour les deux méthodes de livraison FND présentées dans (a) et (b). n.s. :p > 0,05 ; **** :p ≤ 0,0001, Test U bilatéral de Mann-Whitney-Wilcoxon. Crédit: Petit (2021). DOI :10.1002/smll.202006421
D'autres chercheurs ont déjà essayé de faire la même chose, mais les diamants étaient ensuite pris en charge par les "nettoyeurs, " les soi-disant lysosomes, qui a rapidement encapsulé la substance étrangère.
« Dans ce scénario, ils ne sont pas utiles car ils sont piégés dans les lysosomes et incapables d'interagir avec les composants cellulaires. D'autres ont réussi à faire entrer les diamants dans la cellule une cellule à la fois, mais cela prend beaucoup trop de temps pour devenir une alternative réaliste, ", raconte Christelle Prinz.
Récupération de membranes cellulaires sur nanopailles après application d'impulsions d'électroporation. Micrographies STED de la membrane de cellules vivantes A549 sur des nanopailles avant, pendant, 5, 30, et 60 min après l'application d'EP basse tension à travers les nanopailles. Les pores de la membrane commencent à se fermer après 30 min et sont complètement fermés 60 min après avoir éteint le PE. Crédit:
La même technique pourrait éventuellement être utilisée pour transporter d'autres molécules afin d'altérer des cellules ou de guérir des cellules malades.
Enfin, l'utilisation des nanodiamants coûte-t-elle cher ? Non, Elke Hebisch explique :les quantités nécessaires sont extrêmement faibles. Ils sont achetés dans une bouteille où ils sont suspendus dans l'eau, et coûtent le même prix que les anticorps ordinaires.
