ความสามารถในการตรวจสอบออร์แกเนลล์โดยตรง (โครงสร้างเฉพาะภายในเซลล์ทางชีววิทยา) และวัดคุณสมบัติของพวกมันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจกิจกรรมภายในเซลล์ การวินิจฉัยโรคที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมนี้ และการพัฒนาวิธีการรักษาใหม่ๆ อย่างไรก็ตามการทำเช่นนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย ทีมนักวิจัยในแคนาดา จีน และสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนาระบบแหนบแม่เหล็กแบบใหม่ที่สามารถ
วัดคุณสมบัติทางกลของออร์แกเนลล์
ได้เป็นครั้งแรก อุปกรณ์นี้ใช้ลูกปัดแม่เหล็กที่วางอยู่ภายในเซลล์ ซึ่งสามารถใช้เพื่อควบคุมโครงสร้างภายในเซลล์ได้อย่างแม่นยำ ณ ตำแหน่งใดๆ ในแบบ 3 มิติ และใช้แรงที่ควบคุมได้สูงถึง 60 piconewtons เป็นระยะเวลานาน โดยเชื่อมโยงแรงที่ใช้และปริมาณที่ออร์แกเนลล์ทำให้เสียรูปเป็นผล
“คุณสมบัติทางกลของออร์แกเนลล์ที่ใหญ่ที่สุดภายในเซลล์ – นิวเคลียส – มีการเปลี่ยนแปลงในเซลล์มะเร็ง เซลล์ที่มี progeria และเซลล์ที่ติดเชื้อมาลาเรีย” Xian Wang จากมหาวิทยาลัยโตรอนโตอธิบาย “การตรวจสอบคุณสมบัติทางกลของนิวเคลียสของเซลล์ภายในเซลล์เดี่ยวโดยตรงจะช่วยให้เราเข้าใจความแตกต่างของโครงสร้างระหว่างเซลล์ที่เป็นโรคและเซลล์ปกติได้ดีขึ้น”
เทคนิคปัจจุบันในการจัดการโครงสร้างย่อยเซลล์มักใช้เครื่องมือที่รุกราน เช่น ไมโครปิเปต ซึ่งสามารถทำลายออร์แกเนลล์ได้ แหนบแสงที่ใช้ลำแสงเลเซอร์ก็เป็นที่นิยมเช่นกัน แต่แรงที่สร้างนั้นไม่สูงพอที่จะเคลื่อนออร์แกเนลล์ทางกลไก
เม็ดบีดย่อยไมครอนแหนบใหม่ประกอบด้วยขดลวดแม่เหล็กหกอันที่มีเสาแหลมคมวางอยู่ในระนาบต่างๆ รอบฝาครอบกล้องจุลทรรศน์ที่มีเซลล์ที่มีชีวิต นักวิจัยใช้กระแสไฟฟ้ากับขดลวดแต่ละตัวเพื่อสร้างการไล่ระดับแม่เหล็กสูงในพื้นที่ทำงาน จากนั้นจึงวางลูกปัดแม่เหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า 1 ไมครอน ลงบนแผ่นปิด โดยเซลล์จะนำขึ้นผ่านกระบวนการเอนโดไซโทซิสได้อย่างง่ายดาย
ลูกปัดสามารถผลักไปในทิศทางต่างๆ
ภายในเซลล์โดยใช้สนามแม่เหล็กที่แตกต่างกัน และทำเพื่อ “ตรวจสอบ” ภายในเซลล์อุปกรณ์นี้รวมอยู่ในกล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลเพื่อให้สามารถถ่ายภาพด้วยความละเอียดสูงได้ นักวิจัยสามารถวัดความยืดหยุ่นและความหนืดของนิวเคลียสของเซลล์และสังเกตความแปรผันของความแข็งตามส่วนต่างๆ ของออร์แกเนลล์ได้จากการสังเกตภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์คอนโฟคอลแบบเรียลไทม์ ตัวอย่างเช่น พวกเขาพบว่านิวเคลียสของเซลล์มะเร็งกระเพาะปัสสาวะระยะสุดท้ายที่พวกเขาศึกษานั้นแข็งทื่อน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ระยะเริ่มต้น
อัลกอริธึมการควบคุมการคาดการณ์ทั่วไปอุปกรณ์นี้เป็นวิธีการหาสมบัติทางกลของออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ได้โดยตรงโดยไม่ต้องทำให้แห้งและหั่นเป็นชิ้นๆ ก่อน Wang อธิบาย ยิ่งไปกว่านั้น เราสามารถออกแรงได้ประมาณ 50 pN ซึ่งเป็นลำดับความสำคัญที่สูงกว่าที่เป็นไปได้ด้วยเลเซอร์ และด้วยอัลกอริธึมการควบคุมเชิงคาดการณ์ทั่วไป (GPC) เราสามารถควบคุมตำแหน่งภายในเซลล์ได้อย่างแม่นยำจนถึงภายในสองสามร้อยนาโนเมตรจากขีดจำกัดของบราวเนียน
“เมื่อลูกปัดแม่เหล็กมีขนาดเล็ก เราจำเป็นต้องใช้เครื่องมือสร้างภาพที่มีความละเอียดสูงเพื่อสังเกตการณ์ และเพื่อควบคุมตำแหน่งโดยพิจารณาจากผลตอบรับของภาพ” Wang กล่าว “อย่างไรก็ตาม ปัญหาคือความละเอียดสูงหมายถึงความเร็วในการถ่ายภาพต่ำ ซึ่งส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่งขนาดใหญ่โดยใช้อัลกอริธึมการควบคุมแบบเดิม”
เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิจัยได้ปรับอัลกอริทึมนี้
สำหรับลูกปัดขนาดย่อยไมครอน และพัฒนา GPC ซึ่งคาดการณ์ตำแหน่งของลูกปัดเมื่อไม่มีความคิดเห็นเกี่ยวกับภาพตามเฟรมกล้องก่อนหน้า “นี่คือวิธีที่เราควบคุมมันได้โดยเฉลี่ย 0.4 ไมครอน (ประมาณครึ่งหนึ่งของความยาวลำตัวของลูกปัด)” Wang กล่าว
“แนวคิดของแหนบแม่เหล็กแบบหลายขั้วไม่ใช่เรื่องใหม่” เขาบอกกับPhysics World “เราได้พัฒนาแนวคิดนี้และวิธีการควบคุมตำแหน่งระดับไมครอนและการควบคุมแรงพิโค-นิวตันบนลูกปัดที่เล็กที่สุดเท่าที่เคยมีมาในการศึกษาประเภทนี้”
ภาระทางกลระหว่างการแพร่กระจายในการทดลอง นักวิจัยพบว่านิวเคลียสของเซลล์แข็งตัวหลังจากใช้แรงทางกลซ้ำๆ ภาระประเภทนี้คือสิ่งที่เซลล์ประสบระหว่างการแพร่กระจายเมื่อต้องบีบผ่านช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างเซลล์ endothelium ของหลอดเลือด
Nanotweezers โพรบเซลล์เดียว”การวิจัยก่อนหน้านี้เปิดเผยว่าการเสียรูปของนิวเคลียร์เป็นตัวกำหนดว่าเซลล์สามารถผ่านพื้นที่จำกัดได้หรือไม่” หวางอธิบาย “นิวเคลียสของเซลล์มะเร็งมักจะนิ่มกว่าเซลล์ที่มีสุขภาพดี ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถทำได้และแพร่กระจายไปยังอวัยวะอื่นๆ ในร่างกาย ในงานของเรา เราค้นพบว่าเซลล์มะเร็งระยะสุดท้ายจะไม่แข็งกระด้างมากนักหลังจากมีการใช้แรง ดังนั้น เซลล์มะเร็งจึงสามารถเคลื่อนที่แบบแพร่กระจายต่อไปได้”
การศึกษานี้เน้นไปที่การกำหนดลักษณะคุณสมบัติทางชีวฟิสิกส์ของออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ และนักวิจัยกล่าวว่าขณะนี้พวกเขากำลังมองหาที่จะใช้เทคโนโลยีของตนในการวินิจฉัยและการรักษา “จากผลในปัจจุบันของเรา นิวเคลียสของเซลล์มะเร็งระยะเริ่มต้นและระยะสุดท้ายมีคุณสมบัติทางกลที่แตกต่างกัน และอาจใช้เป็นเครื่องหมายสำหรับการวินิจฉัยเมื่อไม่มีความแตกต่างทางสรีรวิทยาหรือสัณฐานวิทยาที่ชัดเจน
“สำหรับการรักษา เรากำลังดำเนินการทำความเข้าใจและพัฒนาเครื่องมือขนาดใหญ่ เช่น ศัตรู ใช้แรงภายในเซลล์จำนวนมากเพื่อกระตุ้นการตายของเซลล์ สำหรับการรักษามะเร็งแบบกำหนดเป้าหมาย”
ส่วนเสริมฮาร์ดแวร์กลยุทธ์หนึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นส่วนเสริมของฮาร์ดแวร์กับระบบการเรียนรู้ของเครื่องทั่วไป ในสถานการณ์นี้ ข้อมูล เช่น รูปภาพของแมวและสุนัข จะถูกส่งไปยังคอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อจัดประเภท ข้อมูลความคล้ายคลึงกันจะถูกส่งกลับไปยังระบบทั่วไป ซึ่งทำการเรียนรู้ด้วยเครื่อง
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตเว็บตรง
