使用電脈沖，“鑷子”可以從活細胞中提取單個DNA，蛋白質(zhì)和細胞器而不會破壞它們。

我們不斷擴展我們關(guān)于細胞如何運作的知識，但仍有許多未解決的問題。對于相同類型的個體細胞尤其如此，例如腦，肌肉或脂肪細胞，但在單分子水平上具有非常不同的組成。

編目看似相同細胞的多樣性可以幫助研究人員更好地了解基本的細胞過程，設(shè)計改進的疾病模型，甚至是新的患者特異性療法。

然而，用于研究這些差異的傳統(tǒng)方法通常涉及破壞細胞，導(dǎo)致其所有內(nèi)容混合。這不僅導(dǎo)致空間信息的丟失 - 內(nèi)容如何相互布置，而且還導(dǎo)致動態(tài)信息，例如細胞中隨時間的分子變化。

由倫敦帝國理工學(xué)院的Joshua Edel教授和Alex Ivanov博士領(lǐng)導(dǎo)的團隊開發(fā)的一項新技術(shù)使研究人員能夠從活細胞中提取單個分子，而不會破壞它們。這項研究發(fā)表在“自然納米技術(shù)”雜志上，可以幫助科學(xué)家建立一個“人類細胞圖譜”，為健康細胞如何發(fā)揮功能以及病變細胞出現(xiàn)問題提供新的見解。

來自帝國大學(xué)化學(xué)系的Joshua Edel教授說：“通過我們的鑷子，我們可以實時從細胞中提取最少量的分子，而不會損壞它。我們已經(jīng)證明我們可以操作和提取來自細胞不同區(qū)域的幾個不同部分 - 包括來自細胞體的線粒體，來自細胞質(zhì)中不同位置的RNA，甚至來自細胞核的DNA。

鑷子由尖銳的玻璃棒形成，該玻璃棒終止于一對電極，該電極由碳基材料制成，非常像石墨。尖端直徑小于50納米(納米是百萬分之一毫米)，并分成兩個電極，它們之間有10到20納米的間隙。

通過施加交流電壓，這個小間隙產(chǎn)生了強大的高度局部化的電場，可以捕獲和提取細胞的微量元素，如DNA和轉(zhuǎn)錄因子 - 可以改變基因活性的分子。

該方法基于稱為介電電泳的現(xiàn)象。鑷子產(chǎn)生足夠高的電場，能夠捕獲某些物體，例如單個分子和顆粒。從細胞中挑選出單個分子的能力使其與其他技術(shù)區(qū)別開來。

該技術(shù)可能用于進行目前不可能的實驗。例如，神經(jīng)細胞需要很多能量才能在身體周圍發(fā)出信息，因此它們含有許多線粒體以幫助它們發(fā)揮作用。然而，通過從個體神經(jīng)細胞中添加或去除線粒體，研究人員可以更好地了解它們的作用，特別是在神經(jīng)退行性疾病中。

來自帝國化學(xué)系的Alex Ivanov博士說：“這些納米級鑷子可能是操縱單細胞及其部件的工具箱的重要補充。通過在分子水平上研究活細胞，我們可以從中提取單個分子。相同的位置具有前所未有的空間分辨率和多個時間點。這可以提供對細胞過程的更深入的理解，并確定為什么來自相同類型的細胞可能彼此非常不同。

埃德爾教授補充說：“整個項目只有通過年輕團隊成員的獨特技術(shù)，能力和熱情才能實現(xiàn)，其中包括Binoy Paulose Nadappuram博士和Paolo Cadinu博士，他們都擁有不同的專業(yè)知識和背景。”