Chemiluminescentie, of chemisch licht, is het principe achter de glow sticks (ook wel light sticks genoemd) die worden gebruikt bij rockconcerten en als snelle tools om te grijpen wanneer de elektriciteit uitvalt. Maar ze kunnen ook worden gebruikt om ziekten te diagnosticeren door concentraties van biologische monsters te identificeren. Een nieuw mechanisme ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv produceert een 3, 000 keer helderder, waterbestendige chemiluminescente sonde met bijzondere toepassing op medische en kankerdiagnose.

Uit het onderzoek bleek dat het aanpassen van de elektronische structuur van stroomsondes hun inherente fluorescentie verbetert. Dit zou kunnen leiden tot de uitvinding van een nieuw ééncomponentsysteem met meerdere toepassingen, waaronder de detectie en meting van cellulaire activiteit die wijst op bepaalde pathologieën, zoals kanker. Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in ACS Centrale Wetenschap .

"Chemiluminescentie wordt beschouwd als een van de meest gevoelige methoden die worden gebruikt bij diagnostisch testen, " zei Prof. Doron Shabat van TAU's School of Chemistry, die het onderzoek leidde. "We hebben een methode ontwikkeld om zeer efficiënte verbindingen te bereiden die licht uitstralen bij contact met een specifiek eiwit of chemische stof. Deze verbindingen kunnen worden gebruikt als moleculaire sondes om kankercellen te detecteren, onder andere toepassingen."

Een storing verhelpen

Het onderzoek, uitgevoerd in samenwerking met Dr. Christoph Bauer van de Universiteit van Genève, repareert een energieverlies "glitch" in huidige chemiluminescente sondes. De meeste systemen gebruiken een mengsel van één emittermolecuul dat de soort van belang detecteert, en nog twee extra ingrediënten - een fluorofoor en een zeepachtige substantie die oppervlakteactieve stof wordt genoemd - die het signaal versterken tot detecteerbare niveaus. Maar er gaat energie verloren bij het overdrachtsproces van het emittermolecuul naar de fluorofoor, en oppervlakteactieve stoffen zijn niet biocompatibel.

"Als synthetische chemici, we wisten structuur en functie te koppelen, " zei Prof. Shabat. "Door twee sleutelatomen toe te voegen, we hebben een veel helderdere sonde gemaakt dan die momenteel op de markt zijn. In aanvulling, dit specifieke molecuul is geschikt voor direct gebruik in cellen."

Op basis van dit molecuul de onderzoekers ontwikkelden sensoren om verschillende biologisch relevante chemicaliën te detecteren. Ze gebruikten het chemiluminescente molecuul ook om de activiteit van verschillende enzymen te meten en om cellen door microscopie in beeld te brengen.

"Dit geeft ons een nieuwe krachtige methodologie waarmee we zeer efficiënte chemiluminescentiesensoren kunnen voorbereiden voor de detectie, beeldvorming en analyse van verschillende celactiviteiten, " zei Prof. Shabat. De onderzoekers onderzoeken momenteel manieren om de chemiluminescentie van de nieuwe sondes voor in vivo beeldvorming te versterken.