Gli scienziati dell'Università di Miami hanno sviluppato un modo per accendere e spegnere le molecole fluorescenti all'interno di ambienti acquosi, intrappolando strategicamente le molecole all'interno di particelle idrosolubili e controllandole con la luce ultravioletta. Il nuovo sistema può essere utilizzato per sviluppare sonde fluorescenti migliori per la ricerca biomedica.

Precedenti studi hanno utilizzato particelle idrosolubili per portare molecole organiche nell'acqua. La novità di questo sistema è l'uso di un meccanismo di fotocommutazione in combinazione con queste particelle.

I risultati pubblicati online da Chemistry-Una rivista europea , descrivere la creazione di un sistema fotocommutabile fluorescente più efficiente delle tecnologie attuali, dice Francisco Raymo, professore di chimica presso l'UM College of Arts and Sciences e ricercatore principale di questo studio.

"Trovare un modo per cambiare la fluorescenza all'interno delle cellule è una delle principali sfide nello sviluppo di sonde fluorescenti per applicazioni di bioimaging, " dice Raymo. "I nostri interruttori fluorescenti possono essere azionati in modo efficiente in acqua, offrendo l'opportunità di visualizzare campioni biologici con una risoluzione a livello di nanometri."

Le molecole fluorescenti non sono solubili in acqua; quindi Raymo e il suo team hanno creato il loro sistema incorporando molecole fluorescenti in nanoparticelle sintetiche solubili in acqua chiamate polimeri che fungono da veicoli di trasporto nelle cellule viventi. Una volta dentro la cella, la fluorescenza delle molecole intrappolate all'interno delle nanoparticelle può essere attivata e disattivata sotto controllo ottico.

"I polimeri possono preservare le proprietà delle molecole fluorescenti e allo stesso tempo aiutare il trasferimento delle molecole nell'acqua, " dice Raymo. "È un po' come avere un pesce in una ciotola, così il pesce può continuare con le sue attività nella ciotola e l'intera ciotola può essere trasferita in un ambiente diverso."

Il nuovo sistema è più veloce e più stabile dei metodi attuali. Le molecole fluorescenti si illuminano quando esposte contemporaneamente alla luce ultravioletta e visibile e tornano al loro stato originale non luminoso in meno di 10 microsecondi dopo che la luce ultravioletta è stata rimossa.

Utilizzando molecole sintetiche ingegnerizzate, il nuovo sistema è in grado di superare il naturale processo di usura a cui sono soggette le molecole organiche quando esposte alla luce ultravioletta.

"Il sistema può essere commutato avanti e indietro tra gli stati fluorescenti e non fluorescenti per centinaia di cicli, senza segno di degrado, "dice Raimo.

La superficie del sistema può essere personalizzata per aiutarlo ad attaccarsi a specifiche molecole di interesse, consentendo così ai ricercatori di visualizzare strutture e attività all'interno delle cellule, in tempo reale, con una risoluzione altrimenti impossibile da raggiungere.