Chemiluminescenza, o luce chimica, è il principio alla base dei bastoncini luminosi (noti anche come bastoncini luminosi) utilizzati nei concerti rock e come strumenti rapidi da afferrare quando l'elettricità si spegne. Ma possono anche essere usati per diagnosticare malattie identificando le concentrazioni di campioni biologici. Un nuovo meccanismo sviluppato dai ricercatori dell'Università di Tel Aviv produce un 3, 000 volte più luminoso, sonda chemiluminescente resistente all'acqua con particolare applicazione alla diagnosi medica e oncologica.

La ricerca ha scoperto che la modifica della struttura elettronica delle sonde attuali migliora la loro fluorescenza intrinseca. Ciò potrebbe portare all'invenzione di un nuovo sistema monocomponente con molteplici applicazioni, tra cui il rilevamento e la misurazione dell'attività cellulare che indica determinate patologie, come il cancro. Lo studio è stato recentemente pubblicato su Scienze Centrali ACS .

"La chemiluminescenza è considerata uno dei metodi più sensibili utilizzati nei test diagnostici, " ha affermato il Prof. Doron Shabat della Scuola di Chimica della TAU, che ha condotto la ricerca. "Abbiamo sviluppato un metodo per preparare composti altamente efficienti che emettono luce a contatto con una specifica proteina o sostanza chimica. Questi composti possono essere usati come sonde molecolari per rilevare le cellule cancerose, tra le altre applicazioni."

Risolvere un problema tecnico

La ricerca, condotto in collaborazione con il Dr. Christoph Bauer dell'Università di Ginevra, ripara un "glitch" di perdita di energia nelle attuali sonde chemiluminescenti. La maggior parte dei sistemi utilizza una miscela di una molecola emettitrice che rileva le specie di interesse, e altri due ingredienti aggiuntivi, un fluoroforo e una sostanza simile al sapone chiamata tensioattivo, che amplificano il segnale a livelli rilevabili. Ma l'energia viene persa nel processo di trasferimento dalla molecola dell'emettitore al fluoroforo, e i tensioattivi non sono biocompatibili.

"Come chimici sintetici, sapevamo collegare struttura e funzione, " ha detto il prof. Shabat. " Aggiungendo due atomi chiave, abbiamo realizzato una sonda molto più luminosa di quelle attualmente in commercio. Inoltre, questa particolare molecola è adatta per l'uso diretto nelle cellule".

Sulla base di questa molecola, i ricercatori hanno sviluppato sensori per rilevare diverse sostanze chimiche biologicamente rilevanti. Hanno anche usato la molecola chemiluminescente per misurare l'attività di diversi enzimi e per visualizzare le cellule mediante microscopia.

"Questo ci offre una nuova potente metodologia con la quale possiamo preparare sensori di chemiluminescenza altamente efficienti per il rilevamento, imaging e analisi di varie attività cellulari, " ha affermato il prof. Shabat. I ricercatori stanno attualmente esplorando modi per amplificare la chemiluminescenza delle nuove sonde per l'imaging in vivo.