生物学における金ナノ粒子：毒性を超えた細胞イメージング

金は、その古代の錬金術の象徴として目標のようなデザインで神秘的に表現されており、何世紀にもわたって大きな価値を持つ神秘的な材料と見なされてきました。ナノスケールの金粒子は、バイオメディカル応用において大きな注目を集めています。金ナノ粒子は、そのサイズ、形状、凝集度、および局所環境に応じて、赤、青、または他の色に見えることがあります。これらの可視的な色は、適切な波長の光で照射されたときの導電バンド電子（「プラズモン」）の基礎的なコヒーレントな振動を反映しています。これらのプラズモンは、光の強い吸収と弾性的散乱の根底にあり、これは金ナノ粒子の多くの生物学的センシングおよびイメージング応用の基礎を形成しています。金ナノ粒子の鮮やかな弾性的光散乱特性は、約10(2) nmの空間分解能を持つ可視光顕微鏡で個々のナノ粒子を検出するのに十分です。金ナノ粒子の医療診断トレースや他の生物学的応用の潜在的な使用についての大きな期待にもかかわらず、研究者たちは金ナノ粒子のin vivo応用が進む前に、潜在的なナノ粒子の毒性を調査する必要があることをますます認識しています。本稿では、ナノ粒子の細胞毒性研究の解釈における表面化学と細胞タイプの重要性を示します。また、金ナノロッドを用いた比較的異常なライブセル応用についても説明します。ダークフィールド光学顕微鏡でイメージングされた金ナノ粒子の光散乱特性は、細胞内の位置を推測するために使用できます。この位置情報を使用して、細胞がその局所環境を押したり引いたりする際の変形機械場を定量的に測定できます。細胞が経験する局所的な機械環境は、細胞の代謝、遺伝子発現、および移動に影響を与える複雑なフィードバックループの一部です。