Исследователи Национального Тайваньского университета совместно с коллегами впервые визуализировали процесс восстановления углекислого газа (CO₂) до оксида углерода (CO) внутри живых нервных клеток, используя 3D Раман-имиджинг. Работа опубликована в журнале Small.
Для получения максимально точных данных использовалась поверхность-усиленная Раман-спектроскопия (SERS) — современный оптический метод, позволяющий без внедрения в клетку отслеживать ход химических реакций в трехмерном пространстве в реальном времени. Эта технология позволяет наблюдать за молекулярными процессами прямо в естественной среде живых клеток.
В качестве катализатора применялись уникальные наноструктуры: золотые нанофлауэры, декорированные рениевыми комплексами (Re@Au). Такая конструкция не только ускоряет химическую реакцию, но и значительно усиливает сигнал для Раман-имиджинга, что критично для визуализации в реальных биологических системах.
Эксперимент показал, что при освещении нанокатализаторы Re@Au эффективно превращают CO₂ в CO прямо внутри нейронов. Реакция отличается высокой избирательностью и не сопровождается образованием вредных побочных продуктов.
Образующийся оксид углерода оказывает два подтвержденных положительных эффекта: он стимулирует рост нейритов — отростков нервных клеток, необходимых для передачи сигналов, а также снижает уровень белка амилоида-бета. Оба эффекта имеют прямое отношение к лечению нейродегенеративных заболеваний, в частности болезни Альцгеймера, где замедление нейронной дегенерации и уменьшение амилоидных отложений считаются ключевыми задачами терапии.
Впервые с помощью этой методики удалось получить визуальные доказательства молекулярных превращений непосредственно в живой клетке, что открывает новые горизонты для фундаментальных и прикладных исследований в химии, нанотехнологиях, фотохимии и биомедицинской визуализации.
Результаты работы показывают перспективность светоуправляемой терапии на основе газообразных молекул, таких как CO, где катализаторы активируются непосредственно внутри организма с помощью источников света. Такой подход может лечь в основу каталитических терапий с высокой точностью воздействия, минимизируя побочные эффекты.
Профессор Кьен Вун Конг отмечает: «Мы надеемся, что это исследование проложит путь к будущим каталитическим терапиям, которые можно будет точно активировать внутри человеческого организма».
В данном проекте объединились методы нанотехнологии, фотохимии и биомедицинской визуализации, что позволило решить задачу, считавшуюся ранее недостижимой: наблюдать и контролировать молекулярные реакции в реальных клетках в режиме реального времени.
Изображение носит иллюстративный характер
Для получения максимально точных данных использовалась поверхность-усиленная Раман-спектроскопия (SERS) — современный оптический метод, позволяющий без внедрения в клетку отслеживать ход химических реакций в трехмерном пространстве в реальном времени. Эта технология позволяет наблюдать за молекулярными процессами прямо в естественной среде живых клеток.
В качестве катализатора применялись уникальные наноструктуры: золотые нанофлауэры, декорированные рениевыми комплексами (Re@Au). Такая конструкция не только ускоряет химическую реакцию, но и значительно усиливает сигнал для Раман-имиджинга, что критично для визуализации в реальных биологических системах.
Эксперимент показал, что при освещении нанокатализаторы Re@Au эффективно превращают CO₂ в CO прямо внутри нейронов. Реакция отличается высокой избирательностью и не сопровождается образованием вредных побочных продуктов.
Образующийся оксид углерода оказывает два подтвержденных положительных эффекта: он стимулирует рост нейритов — отростков нервных клеток, необходимых для передачи сигналов, а также снижает уровень белка амилоида-бета. Оба эффекта имеют прямое отношение к лечению нейродегенеративных заболеваний, в частности болезни Альцгеймера, где замедление нейронной дегенерации и уменьшение амилоидных отложений считаются ключевыми задачами терапии.
Впервые с помощью этой методики удалось получить визуальные доказательства молекулярных превращений непосредственно в живой клетке, что открывает новые горизонты для фундаментальных и прикладных исследований в химии, нанотехнологиях, фотохимии и биомедицинской визуализации.
Результаты работы показывают перспективность светоуправляемой терапии на основе газообразных молекул, таких как CO, где катализаторы активируются непосредственно внутри организма с помощью источников света. Такой подход может лечь в основу каталитических терапий с высокой точностью воздействия, минимизируя побочные эффекты.
Профессор Кьен Вун Конг отмечает: «Мы надеемся, что это исследование проложит путь к будущим каталитическим терапиям, которые можно будет точно активировать внутри человеческого организма».
В данном проекте объединились методы нанотехнологии, фотохимии и биомедицинской визуализации, что позволило решить задачу, считавшуюся ранее недостижимой: наблюдать и контролировать молекулярные реакции в реальных клетках в режиме реального времени.
