I coloranti alla cianina nel vicino infrarosso sono strumenti utili per studiare il funzionamento interno delle cellule e studiare la biochimica delle malattie, compreso il cancro.

Ma anche se hanno una bassa tossicità e molte applicazioni, questi coloranti fluorescenti hanno un punto debole, dice Haiying Liu, professore di chimica alla Michigan Technological University. Metti i coloranti in acqua e smettono di funzionare. Le loro molecole si aggregano, o aggregato, che riduce notevolmente la loro luminosità.

Liu e il suo team si chiedevano se doveva essere così. "Abbiamo pensato che sarebbe stato possibile utilizzare l'aggregazione per attivare la fluorescenza del colorante, "dice. "Volevamo trasformare un inconveniente in un vantaggio".

Così hanno costruito un nuovo colorante cianinato che funziona in acqua e ha altre proprietà benefiche. La loro ricerca è stata pubblicata di recente in Comunicazioni chimiche .

Liu ha iniziato attaccando il tetrafeniletene chimico (TPE) a un colorante di cianina convenzionale che misura il pH. Il nuovo colorante fa ciò che il colorante convenzionale non fa:diventa fluorescente quando si aggrega in acqua, brilla quando le condizioni sono acide e sbiadiscono in condizioni alcaline. Più, il nuovo colorante ha un ulteriore vantaggio poiché emette fluorescenza sia alla luce del vicino infrarosso che alla luce visibile.

"Il vicino infrarosso è utile nella ricerca biomedica perché penetra nei tessuti profondi, " dice Liu. Inoltre, questa doppia fluorescenza offre agli scienziati un vantaggio in più. "Possiamo determinare la variazione del pH in due diversi colori, che ci consente di ricontrollare i risultati dell'imaging."

I ricercatori hanno testato il loro colorante cianinato su cellule viventi cresciute in soluzioni acquose a pH variabile. Hanno scoperto che le cellule incubate in soluzioni acide emettevano fluorescenza, mentre la fluorescenza svaniva nelle cellule cresciute in condizioni alcaline.

Il team voleva anche vedere se il colorante potesse tracciare le fluttuazioni del pH nelle cellule esposte allo stress ossidativo, un indicatore di una malattia, compreso il cancro. In queste condizioni, I livelli di pH all'interno delle cellule tendono a diminuire.

Quindi i ricercatori hanno anche testato due colture cellulari. Il primo era stato incubato con un ossidante, perossido di idrogeno; il secondo con la chimica N-etilmaleimmide (NEM) che disattiva un antiossidante protettivo nelle cellule. In entrambi i casi, le cellule hanno avuto una maggiore fluorescenza dopo essere state incubate, dimostrando che il loro pH era sceso nell'intervallo acido.

Il nuovo colorante fluorescente è relativamente semplice da realizzare in laboratorio, Liu spiega, e potrebbe sicuramente aiutare i ricercatori che hanno bisogno di rilevare il pH cellulare in soluzioni con un'alta percentuale di acqua. Inoltre, crede che la tecnica possa essere adattata a diversi tipi di coloranti cianinati.

"Modificando i gruppi ossidrilici dal donatore di TPE, " lui dice, "potresti sviluppare nuovi coloranti per rilevare e visualizzare l'anidride carbonica, enzimi e biotioli come il GSH."