(PhysOrg.com) -- Rohit Bhargava dell'Università dell'Illinois ha ideato un'intrigante nuova classe di sonde molecolari per la ricerca biomedica chiamate nanoLAMP. A differenza della maggior parte delle sonde utilizzate in biomedicina o altri tipi di ricerca, non richiedono coloranti o fluorescenza ma, come una normale lampada da casa, hanno bisogno di un interruttore della luce per illuminare il mondo molecolare.

Bhargava e i suoi collaboratori hanno sviluppato le nanoLAMP, che sta per Nano-Layered Metal-dielectric Particles, per risolvere un problema nella ricerca biomedica:l'incapacità di misurare più molecole contemporaneamente con un alto grado di accuratezza e affidabilità.

"Questo metodo, in linea di principio, ci permetterà di immaginare quantitativamente centinaia di specie molecolari da una singola molecola fino a qualsiasi limite, "Bhargava ha detto.

Inoltre, diverse molecole reporter possono essere incorporate nelle nanoLAMP, fornendo la possibilità di ottenere risultati diversi e un'altra ragione per cui le sonde hanno un così grande potenziale per l'uso nella ricerca biomedica, soprattutto per scopi di imaging biomedico.

“Abbiamo una capacità quasi illimitata con questo design di inserire qualsiasi molecola e usarla come marcatore, "disse Bhargava, un ricercatore al Beckman Institute dell'Illinois. “Non abbiamo bisogno che sia un colorante o una molecola fluorescente, ma ho solo bisogno di cambiare la struttura molecolare del giornalista”.

Il gruppo di Bhargava ha pubblicato il primo documento sul metodo nel 3 agosto, numero 2010 del Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . Il nuovo metodo utilizza una tecnica spettroscopica esistente chiamata diffusione Raman potenziata dalla superficie (SERS) e utilizza particelle metallo-dielettriche nanostrate che si illuminano quando esposte alla luce laser.

Bhargava ha affermato che l'aspetto rivoluzionario di questo metodo è che è in grado di superare le carenze riscontrate nel SERS attraverso la progettazione della struttura su scala nanometrica delle LAMP utilizzando la teoria elettromagnetica classica e strategie di calcolo avanzate.

Le nanoLAMPADE sono state create con un unico concentrico, struttura multi-shell che consente la regolazione fine del campo elettrico che circonda una molecola. Hanno applicato la teoria elettromagnetica fondamentale per prevedere il campo elettrico, ha quindi utilizzato algoritmi e la potenza di calcolo del National Center for Supercomputing Applications (NCSA) dell'Illinois per ottimizzare le strutture per il miglioramento del Raman.

“Si tratta di una progettazione intelligente di nanostrutture basata su una fisica fondamentale, "Bhargava ha detto.

Le nanoLAMPADE hanno anche il vantaggio di eliminare gli effetti chimici osservati con le tecniche di potenziamento SERS, consentendo una modellazione più precisa.

"La parte unica di questo documento è che abbiamo completamente ignorato il potenziamento chimico disaccoppiando la molecola dalla superficie, "Bhargava ha detto. "Anziché, incorporiamo la molecola nello strato dielettrico tra gli strati metallici. Come conseguenza, molto, pochissime molecole sono in realtà anche vicine alla superficie; sono tutti nello strato dielettrico. Ciò significa che possiamo eliminare completamente l'effetto chimico e fare affidamento solo sull'effetto elettromagnetico per il miglioramento".

Le nanoLAMP hanno un collegamento di riconoscimento che collega la molecola bersaglio al multi-shell, struttura a cipolla contenente la molecola reporter. Una luce laser viene utilizzata per eccitare le nanoparticelle e acquisire segnali dalla molecola bersaglio. Le nanoLAMP possono produrre affidabili, misurazioni quantitative da una singola molecola o da centinaia di molecole, e da più specie. Le particelle utilizzate sono progettate per essere stabili e non decadono nel tempo, e in essi possono essere utilizzati diversi metalli o persino coloranti.

“È una piattaforma incredibilmente flessibile, "Bhargava ha detto. “Ti permette di visualizzare qualsiasi specie molecolare, presenta molti percorsi di fabbricazione, e puoi mettere qualsiasi colorante che ti piace, qualsiasi giornalista, usa quasi tutti i metalli che ti piacciono.”

Bhargava ha detto che l'acronimo LAMPs è appropriato.

"Le lampade illuminano la strada per "vedere" le molecole e la funzionalità è sempre attiva, ma devi colpirlo con un raggio di luce per ottenere una risposta indietro, " Egli ha detto. "È come premere un interruttore quando ci si punta un laser".