Оптические методы изучения влияния токсичных веществ на клетки

Источник: phys.org

В последнее время наноматериалы (нанокристаллы, нановолокна, нанопорошки) окружают человека повсюду. Они встречаются в обиходных бытовых вещах, средствах гигиены и даже в продуктах питания. Между тем, вопрос об их безопасности для здоровья не решен окончательно. Дело в том, что до сих пор не существовало способов, чтобы точно определить токсичность наночастиц. Исследователи Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL, Швейцария) разработали оптический метод точного определения токсичности наноматериалов. С его помощью можно измерять концентрацию окислительных веществ, продуцируемых в поврежденных клетках. Кроме того, открытие позволяет узнать больше о механизмах окислительного стресса.

Когда живая клетка подвергается воздействию патогенов или токсичных веществ, внутреннее равновесие между окислителями и антиоксидантами разрушается. Происходит перепроизводство окислителей — чаще всего, производных кислорода. Эти окислители нападают на белки и сахара самой клетки и ее мембраны. Такое явление называется окислительным стрессом — оно может привести к болезни клетки и даже к ее гибели. Но до сих пор не было надежных методов измерения окислительного стресса в непрерывном режиме и без повреждения клеток. Ученые EPFL обратили внимание на цитохром С, белок, присутствующий в клеточной мембране. Оказалось, что протеин может служить в качестве биосенсора. При воздействии света с определенной длиной волны, цитохром С поглащает меньшее количество света в присутствии одного из мощных окислителей — перекиси водорода.

Исследователи разработали комплексную методику для измерения вариаций света, поглощенного цитохромом С. Эта методика позволяет оценить концентрацию перекиси водорода и других окислителей в клетке, а значит — измерить уровень окислительного стресса. Как отмечает участник проекта, директор лаборатории нанофотоники EPFL Оливье Мартен, новый тест обладает высокой чувствительностью и может показать концентрацию активных производных кислорода тщательно и детально. А так как токсичное вещество выпускается за пределами клетки, тест является неинвазивным. Он не разрушает живой организм и может проводиться в течение нескольких часов, поэтому можно наблюдать эволюцию окислительного стресса с течением времени. Ученые EPFL уже проводят испытания новой методики на одноклеточных водорослях и различных типах материалов.