(Phys.org)—Chiamato BRIGHTs, le minuscole sonde descritte nel numero online di Materiale avanzato il 15 novembre si legano ai biomarcatori della malattia e, quando spazzato da un laser a infrarossi, si accendono per rivelare la loro posizione.

Piccoli come sono, le sonde sono oggetti squisitamente ingegnerizzati:nanoparticelle d'oro ricoperte di molecole chiamate reporter Raman, a sua volta ricoperta da un sottile guscio d'oro che forma spontaneamente un dodecaedro.

I reporter Raman sono molecole i cui atomi oscillanti rispondono a una sonda laser diffondendo la luce a lunghezze d'onda caratteristiche.

Il guscio e il nucleo creano un hotspot elettromagnetico nello spazio tra di loro che aumenta l'emissione dei giornalisti di un fattore di quasi un trilione.

I BRIGHT brillano di circa 1,7 x 10 ¹¹ più brillantemente dei giornalisti Raman isolati e circa 20 volte più intensamente della sonda concorrente più vicina, dice Srikanth Singamaneni, dottorato di ricerca, assistente professore di ingegneria meccanica e scienza dei materiali presso la School of Engineering &Applied Science della Washington University di St. Louis.

Lanciare il segnale dai giornalisti Raman

Singamaneni e il suo associato di ricerca post-dottorato Naveen Gandra, dottorato di ricerca, provato diversi modelli di sonda prima di stabilirsi su BRIGHTS.

Il laboratorio di Singamaneni ha lavorato per anni con la spettroscopia Raman, una tecnica spettroscopica che viene utilizzata per studiare i modi vibrazionali (flessione e stiramento) delle molecole. La luce laser interagisce con queste modalità e la molecola quindi emette luce a lunghezze d'onda superiori o inferiori che sono caratteristiche della molecola,

Spontanea dispersione Raman, come viene chiamato questo fenomeno, è per natura molto debole, ma 30 anni fa gli scienziati si sono imbattuti per caso nel fatto che è molto più forte se le molecole vengono adsorbite su superfici metalliche ruvide. Poi hanno scoperto che le molecole attaccate alle nanoparticelle metalliche brillano ancora più luminose di quelle attaccate alle superfici ruvide.

L'aumento di intensità dello scattering Raman potenziato in superficie, o SERS, è potenzialmente enorme. "È risaputo che se metti i giornalisti Raman tra due materiali plasmonici, come oro o argento, vedrai un drammatico miglioramento Raman, " dice Singamaneni.

Originariamente la sua squadra ha cercato di creare punti caldi elettromagnetici intensi attaccando particelle più piccole su una particella centrale più grande, creando assemblee core-satellite che sembrano margherite.

"Ma ci siamo resi conto che questi assemblaggi non sono ideali per il bioimaging, " lui dice, "perché le particelle erano tenute insieme da deboli interazioni elettrostatiche e gli assemblaggi si sarebbero disgregati nel corpo".

Successivamente hanno provato a utilizzare qualcosa chiamato chimica Click per creare legami covalenti più forti tra i satelliti e il nucleo.

"Abbiamo avuto un certo successo con quelle assemblee, "Singamanesi dice, "ma nel frattempo avevamo iniziato a chiederci se non si potesse creare un hot spot elettromagnetico all'interno di una singola nanoparticella piuttosto che tra le particelle.

"Ci è venuto in mente che se mettiamo i giornalisti Raman tra il nucleo e il guscio di una singola particella, potremmo creare un hotspot interno".

Quell'idea ha funzionato come un incantesimo.

Un arcobaleno di sonde che dispensano con cura i farmaci?

Il prossimo passo, dice Singamaneni, è testare BRIGHTS in vivo nel laboratorio di Sam Achilefu, dottorato di ricerca, professore di radiologia presso la Facoltà di Medicina.

Ma sta già pensando a come ottenere ancora di più dal design.

Poiché diverse molecole reporter Raman rispondono a diverse lunghezze d'onda, Singamaneni dice, dovrebbe essere possibile progettare BRIGHTS mirati a diverse biomolecole che hanno anche diversi reporter Raman e quindi monitorarle tutte contemporaneamente con la stessa sonda luminosa.

E lui e Gandra vorrebbero combinare BRIGHTS con un contenitore di droga di qualche tipo, in modo che i contenitori potessero essere rintracciati nel corpo e nel farmaco e rilasciati solo quando ha raggiunto il tessuto bersaglio, evitando così molti degli effetti collaterali che i pazienti temono.

Cose buone, come dicono, venire in piccoli pacchetti.