I ricercatori hanno fatto una scoperta rivoluzionaria nell'identificare la nanoparticella più sensibile al mondo e misurarla a distanza usando la luce. Questi super luminosi, i nanocristalli fotostabili e privi di sfondo consentono un nuovo approccio alle tecnologie di rilevamento altamente avanzate che utilizzano fibre ottiche.

Questa scoperta, da un team di ricercatori della Macquarie University, l'Università di Adelaide, e Università di Pechino, apre la strada alla rapida localizzazione e misurazione delle cellule all'interno di un ambiente vivente su scala nanometrica, come i cambiamenti di una singola cellula vivente nel corpo umano in risposta a segnali chimici.

Pubblicato in Nanotecnologia della natura oggi, la ricerca delinea un nuovo approccio al rilevamento avanzato che è stato facilitato riunendo una forma specifica di nanocristalli, o "SuperDot" con un tipo speciale di fibra ottica che consente alla luce di interagire con piccoli volumi di liquido (nanoscala).

"Fino ad ora, misurare una singola nanoparticella avrebbe richiesto di posizionarla all'interno di un microscopio molto ingombrante e costoso, "dice la professoressa Tanya Monro, Direttore dell'Institute for Photonics and Advanced Sensing (IPAS) dell'Università di Adelaide e ARC Australian Laureate Fellow. "Per la prima volta, siamo stati in grado di rilevare una singola nanoparticella a un'estremità di una fibra ottica dall'altra estremità. Questo apre ogni sorta di possibilità di rilevamento".

"Utilizzando le fibre ottiche possiamo raggiungere molti luoghi come all'interno del cervello umano vivente, accanto a un embrione in via di sviluppo, o all'interno di un'arteria? posizioni inaccessibili agli strumenti di misurazione convenzionali.

"Questo progresso alla fine apre la strada a scoperte nel trattamento medico. Ad esempio, misurare la reazione di una cellula in tempo reale a un farmaco antitumorale significa che i medici possono dire nel momento in cui viene somministrato il trattamento se una persona sta rispondendo o meno alla terapia".

Le prestazioni del rilevamento a livello molecolare singolo erano state precedentemente limitate dall'insufficiente potenza del segnale e dall'interferenza del rumore di fondo. Anche la speciale fibra ottica progettata presso l'IPAS si è rivelata utile per comprendere le proprietà delle nanoparticelle. "Gli scienziati dei materiali hanno affrontato un'enorme sfida nell'aumentare la luminosità dei nanocristalli, "dice il dottor Jin, ARC Fellow presso i laboratori di citometria avanzata della Macquarie University. "Utilizzando queste fibre ottiche, però, ci è stata data una visione senza precedenti delle emissioni luminose. Ora, migliaia di emettitori possono essere incorporati in un singolo SuperDot, creando un ambiente molto più luminoso, e nanocristalli più facilmente rilevabili."

Sotto illuminazione a infrarossi, questi SuperDot producono selettivamente un blu brillante, luce rossa e infrarossa, con un'incredibile sensibilità mille volte maggiore rispetto ai materiali esistenti. "Né il vetro della fibra ottica né altre molecole biologiche di fondo rispondono agli infrarossi, in modo da rimuovere il problema del segnale in background. Eccitando questi SuperDot siamo stati in grado di abbassare il limite di rilevamento al livello massimo:una singola nanoparticella, "dice Jin.

"La ricerca transdisciplinare di più istituzioni ha aperto la strada a questa scoperta innovativa, "dice Jin, "con l'interfaccia di esperti in nanomateriali, ingegneria fotonica, e le frontiere biomolecolari".

"Questi sforzi congiunti alla fine andranno a beneficio dei pazienti di tutto il mondo, ad esempio i nostri partner industriali Minomic International Ltd e Patrys Ltd stanno sviluppando usi per SuperDots™ in kit diagnostici per il cancro, rilevando un numero incredibilmente basso di biomarcatori in condizioni come il cancro alla prostata e il mieloma multiplo." Macquarie è ora attivamente alla ricerca di altri partner industriali con la capacità di sviluppare insieme soluzioni al di fuori di questi campi.