נקודות קוונטיות מאירות את התחבורה בתוך התא

הנקודות הקוונטיות בהן השתמשו החוקרים הן חלקיקים של חומר מוליך למחצה ברוחב של ננומטרים בודדים, והן נושאות עניין רב בגלל הפוטנציאל שלהן לשימוש בתאים פוטו-וולטאיים או במחשבים. "הדבר הגדול בחלקיקים האלה הוא שהם סופגים אור ופולטים אותו בצבע אחר", מסביר מנהיג המחקר לוקאס קפיטיין. "אנחנו משתמשים במאפיין הזה כדי לעקוב אחר תנועותיהם דרך התא עם מיקרוסקופ."

אבל כדי לעשות זאת, היה צורך להכניס את הנקודות הקוונטיות לתא. רוב הטכניקות הנוכחיות מביאות לנקודות שנמצאות בתוך שלפוחיות מיקרוסקופיות המוקפות בממברנה, אבל זה מונע מהן לנוע בחופשיות.עם זאת, החוקרים הצליחו להעביר ישירות את החלקיקים לתאים מתורבתים על ידי הפעלת שדה אלקטרומגנטי חזק שיצר פתחים חולפים בקרום התא. במאמרם הם מתארים כיצד תהליך האלקטרופורציה הזה אפשר להם להכניס את הנקודות הקוונטיות לתוך התא.

בהיר במיוחד

לאחר הכנסתם, הנקודות הקוונטיות מתחילות לנוע בהשפעת הדיפוזיה. קפיטיין: "מאז איינשטיין ידענו שתנועה של חלקיקים גלויים יכולה לספק מידע על מאפייני התמיסה שבה הם נעים. מחקרים קודמים הראו שחלקיקים נעים לאט למדי בתוך התא, מה שמעיד על כך שהציטופלזמה היא צמיגה נוזל. אבל בגלל שהחלקיקים שלנו בהירים במיוחד, יכולנו לצלם אותם במהירות גבוהה, וראינו שחלקיקים רבים גם עושים תנועות הרבה יותר מהירות שהיו בלתי נראות עד עכשיו. תיעדנו את התנועות ב-400 פריימים לדקה, יותר מ-10 פעמים מהיר יותר מהווידאו הרגיל.במהירות המדידה הזו, ראינו שנקודות קוונטיות מסוימות אכן נעות לאט מאוד, אבל אחרות יכולות להיות מהירות מאוד."

קפיטיין מתעניין במיוחד בהתפלגות המרחבית בין הנקודות הקוונטיות האיטיות והמהירות: בקצוות התא נראה שהנוזל צמיג מאוד, אך עמוק יותר בתא הוא ראה חלקיקים הרבה יותר מהירים. קפיטיין: "הראינו שהתנועה האיטית מתרחשת בגלל שהחלקיקים נתפסים ברשת דינמית של צינוריות חלבון הנקראות חוטי אקטין, הנפוצים יותר ליד קרום התא. אז החלקיקים צריכים לעבור דרך החורים ברשת הזו".

חלבונים מוטוריים

בנוסף לחקר תהליך הובלה פסיבי זה, החוקרים פיתחו טכניקה להזזה אקטיבית של הנקודות הקוונטיות על ידי קשירתן למגוון חלבונים מוטוריים ספציפיים. חלבונים מוטוריים אלה נעים לאורך המיקרוטובולי, החוטים האחרים בשלד הציטו, ואחראים להובלה בתוך התא.זה איפשר להם ללמוד כיצד הובלה זו מושפעת מהפריסה הצפופה של רשת האקטין ליד קרום התא. הם הבחינו שזה שונה עבור סוגים שונים של חלבון מוטורי, מכיוון שהם נעים לאורך סוגים שונים של מיקרוטובולי. קפיטיין: "הובלה אקטיבית ופסיבית חשובים מאוד לתפקוד התא, ולכן הוצעו כמה מודלים פיזיים שונים להובלה בתוך התא. התוצאות שלנו מראות שמודלים פיזיקליים כאלה חייבים לקחת בחשבון את הווריאציות המרחביות בהרכב התא. גם."