Los químicos de la Universidad de Oregon han creado una nueva clase de tintes fluorescentes que funcionan en el agua y emiten colores basados únicamente en el diámetro de los nanotubos circulares hechos de carbono e hidrógeno.
El equipo de seis miembros informó el descubrimiento, que ahora se está explorando para su uso potencial en imágenes biológicas, en un artículo de acceso abierto publicado en línea el 30 de agosto, antes de la impresión en la revista Ciencia Central ACS .
El artículo detalla cómo las moléculas orgánicas sintetizadas llamadas nanohops, que inicialmente no eran solubles en agua, fueron manipuladas con una cadena lateral química para permitirles pasar a través de las membranas celulares y mantener sus colores dentro de las células vivas.
Durante años, los científicos involucrados en la investigación biológica y el diagnóstico médico se han basado en compuestos químicos llamados fluoróforos, que tienen estructuras planas y emiten diferentes colores cuando se excitan con la luz, para etiquetar moléculas biológicas específicas. El potencial de las estructuras circulares para proporcionar nuevas propiedades fluorescentes esmucho menos explorado.
Nanohoops, que son cortes circulares cortos de nanotubos de carbono, podrían permitir el uso de múltiples colores fluorescentes, desencadenados por una sola excitación, para rastrear simultáneamente múltiples actividades en células vivas, dijo el coautor del estudio Ramesh Jasti, profesor de laDepartamento de Química y Bioquímica de la UO y miembro del Instituto de Ciencia de Materiales.
"La fluorescencia de los nanohops se modula de manera diferente a la mayoría de los fluoróforos comunes, lo que sugiere que existen oportunidades únicas para usar estos tintes nanohoop en aplicaciones de detección", dijo el coautor Michael Pluth, también profesor del Departamento de Química de la UO yBioquímica. "Estos tintes retienen su fluorescencia en una amplia gama de valores de pH, lo que los convierte en fluoróforos funcionales y estables en una amplia gama de condiciones ácidas y básicas".
Investigadores de los laboratorios Jasti y Pluth colaboraron en la investigación, que fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias, los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Sloan y la Fundación Camille y Henry Dreyfus.
Los nanoazos tienen una composición atómica precisa, dijo Jasti. Una vez que la autora principal del estudio Brittany M. White, una estudiante de doctorado en el laboratorio de Jasti, diseñó una cadena lateral química, los nanoazos se volvieron solubles y pasaron libremente a través de las membranas celulares, pero no lo hicieron.ir a sitios particulares.
"Las estructuras circulares como estos nanohops se disuelven en medios acuosos mejor que las estructuras planas", dijo Jasti. "Nos dimos cuenta de esto simplemente haciéndolo. No era parte del plan. Solo queríamos hacer nanoestructuras de carbono en una forma ultrapuramanera. Las emisiones brillantes de los diferentes tamaños que produjeron simplemente sucedieron. Es un fenómeno a nanoescala. "
En un siguiente paso, el coautor Yu Zhao, investigador postdoctoral en el laboratorio de Pluth, exploró hacia dónde iban los nanohops dentro de las células y si se pueden guiar a sitios particulares dentro de las células. Una cadena lateral adicional que contiene ácido fólico lideró los nanohoopsa las células cancerosas.
"Ese éxito nos dijo que estos nanoazos pueden ser transportados a diferentes tipos de células o incluso a compartimentos intracelulares", dijo Jasti. Esto también sugirió su posible uso en diagnósticos médicos o incluso en la administración de medicamentos, porque nuestros nanoazos pueden transportar fácilmente pococompartimentos que irán a ubicaciones específicas. "
Los niveles de toxicidad de los nanohops, agregó, no son diferentes a los de los tintes fluorescentes usados tradicionalmente.
En un esfuerzo recientemente financiado, Jasti está trabajando con Xiaolin Nan del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Salud y Ciencia de Oregon en Portland para perseguir el uso de nanohops en imágenes biológicas. El proyecto se encuentra entre los 10 financiados por la OHSU 2018Programa de subvención de semillas colaborativas de la UO. Pluth recibe una subvención de semillas por separado en el programa.
"No hemos visto nada como estos nanohops en el mundo de la química de los tintes", dijo el coautor del estudio Bruce P. Branchaud, profesor emérito de química y bioquímica en la UO y científico distinguido en el Centro de Investigación Avanzada de Detección Temprana del Cáncer deKnight Cancer Institute de OHSU.
"Todos los demás tintes han sido planos, mientras que estos nanohops son círculos no planos", dijo. "Sus estructuras únicas proporcionan propiedades únicas que tenemos la intención de desarrollar y explotar para nuevas contribuciones significativas a la biología química, la biotecnología, las ciencias biomédicas ymedicamento."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Oregon . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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