I ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign hanno introdotto una nuova classe di punti quantici a emissione di luce (QD) con luminosità di fluorescenza sintonizzabile ed equalizzata su un'ampia gamma di colori. Ciò si traduce in misurazioni più accurate delle molecole nel tessuto malato e migliori capacità di imaging quantitativo.

"In questo lavoro, abbiamo fatto due importanti progressi:la capacità di controllare con precisione la luminosità delle particelle che emettono luce chiamate punti quantici, e la capacità di rendere più colori uguali in luminosità, " ha spiegato Andrew M. Smith, un assistente professore di bioingegneria all'Illinois. "In precedenza l'emissione di luce aveva una corrispondenza sconosciuta con il numero di molecole. Ora può essere sintonizzata e calibrata con precisione per contare con precisione molecole specifiche. Ciò sarà particolarmente utile per comprendere processi complessi nei neuroni e nelle cellule tumorali per aiutarci a svelare i meccanismi della malattia, e per caratterizzare le cellule del tessuto malato dei pazienti".

"I coloranti fluorescenti sono stati usati per etichettare le molecole nelle cellule e nei tessuti per quasi un secolo, e hanno plasmato la nostra comprensione delle strutture cellulari e della funzione proteica. Ma è sempre stato difficile estrarre informazioni quantitative perché la quantità di luce emessa da un singolo colorante è instabile e spesso imprevedibile. Anche la luminosità varia drasticamente tra i diversi colori, che complica l'uso di più coloranti contemporaneamente. Questi attributi oscurano le correlazioni tra l'intensità della luce misurata e le concentrazioni di molecole, " ha dichiarato Sung Jun Lim, un borsista post-dottorato e primo autore del documento, "Punti quantici equalizzati in luminosità, " pubblicato questa settimana in Comunicazioni sulla natura .

Secondo i ricercatori, questi nuovi materiali saranno particolarmente importanti per l'imaging in tessuti complessi e organismi viventi dove c'è una grande necessità di strumenti di imaging quantitativi, e può fornire un numero coerente e sintonizzabile di fotoni per biomolecola etichettata. Dovrebbero anche essere utilizzati per una precisa corrispondenza dei colori in dispositivi e display a emissione di luce, e per applicazioni di crittografia fotoni su richiesta. Gli stessi principi dovrebbero essere applicabili a un'ampia gamma di materiali semiconduttori.

"La capacità di regolare in modo indipendente la luminosità e il colore della fluorescenza QD non è mai stata possibile prima, e questi BE-QD ora forniscono questa capacità, " ha affermato Lim. "Abbiamo sviluppato nuovi principi di ingegneria dei materiali che prevediamo forniranno una gamma diversificata di nuove capacità ottiche, consentire l'imaging multicolore quantitativo nel tessuto biologico, e migliorare la regolazione del colore nei dispositivi che emettono luce. Inoltre, I BE-QD mantengono la loro uguale luminosità nel tempo, mentre i QD convenzionali con luminosità non corrispondente diventano ulteriormente disallineati nel tempo. Questi attributi dovrebbero portare a nuovi LED e dispositivi di visualizzazione non solo con colori abbinati con precisione, migliore accuratezza e luminosità del colore, ma anche con una durata delle prestazioni migliorata e una maggiore facilità di produzione." I QD sono già in uso nei dispositivi di visualizzazione (ad esempio Amazon Kindle e un nuovo televisore Samsung).