La spettroscopia a fluorescenza è indispensabile nella diagnostica biomedica. Si può pensare di accendere la fluorescenza come accendere una torcia in una stanza buia. Un test diagnostico può essere progettato per etichettare, Per esempio, una specifica molecola di DNA con una sonda fluorescente. Se quella specifica molecola di DNA è presente, vedete fluorescenza o un cambiamento nella fluorescenza.

A volte una molecola altrimenti fluorescente smette di emettere luce per un breve periodo di tempo. Questo è chiamato lampeggiamento di fluorescenza, che può rendere difficile rilevare le biomolecole alle concentrazioni ultrabasse necessarie per la diagnostica della malattia. Un modo per ridurre contemporaneamente il battito delle palpebre per la diagnostica ed estrarre informazioni biochimiche utili dal battito delle palpebre per la ricerca di base sarebbe il migliore di entrambi i mondi.

In uno studio recentemente pubblicato su Angewandte Chemie , i ricercatori dell'Università di Osaka hanno utilizzato una nota molecola abbreviata come COT, un fotostabilizzatore, per modulare l'ammiccamento della fluorescenza nei test biochimici. I ricercatori hanno usato COT per sondare l'architettura delle molecole di DNA e per rilevare un biomarcatore di RNA del cancro a concentrazioni ultrabasse.

"COT sopprime il lampeggiamento della fluorescenza, e quindi aumenta la fluorescenza, entrando in contatto fisico con il fluoroforo, " spiega Jie Xu, autore principale. "In contrasto, modulazione dell'emissione mediante una tecnica ampiamente utilizzata nota come trasferimento di energia per risonanza di fluorescenza, FRET, funziona solo su distanze molto più lunghe, nella regione da 1 a 10 nanometri, e solo su una scala temporale di nanosecondi."

I ricercatori hanno prima testato la loro configurazione su DNA a doppio filamento contenente uno spaziatore interno. Quando COT era su un'estremità del distanziatore e il fluoroforo sull'altra estremità, c'era più fluorescenza rispetto a quando COT non era presente. Però, il lampeggiamento della fluorescenza non è stato eliminato del tutto. I ricercatori hanno sfruttato questo fatto testando come l'architettura chimica del distanziatore modula l'ammiccamento.

"L'aumento della lunghezza del distanziatore e l'aumento delle interazioni di impilamento pi— interazioni non covalenti tra anelli aromatici—nel distanziatore ha aumentato il tempo del fluoroforo nello stato 'off', "dice Kiyohiko Kawai, autore anziano. "FRET non può fornire informazioni sulle dinamiche biomolecolari su queste distanze subnanometriche".

I ricercatori hanno poi rilevato concentrazioni ultrapiccole di una molecola di RNA che è un biomarcatore per molti tumori. Hanno prima fissato una sonda fluorescente contenente COT su un vetrino. La sonda è stata progettata in modo tale che il legame al biomarcatore dell'RNA aumentasse la fluorescenza dalla sonda.

"Il legame con l'RNA bersaglio ha dimezzato il tempo della sonda nello stato spento, " dice Xu. "Questo fornisce un mezzo chiaro per rilevare un biomarcatore del cancro".

Rilevare una biomolecola pertinente alla malattia a concentrazioni ultrabasse, come reso possibile con questa tecnica, può essere un modo per diagnosticare una malattia nelle sue fasi iniziali e facilitare il trattamento. Per di più, molti studi fondamentali di ricerca biochimica sono fattibili ora che i ricercatori possono sondare i movimenti molecolari su scala subnanometrica e su ampie scale temporali.