In ziekenhuizen, artsen adviseren patiënten vaak om calciumsupplementen te nemen. Maar komt het calcium in de cellen die het nodig hebben? Tot voor kort, het was moeilijk te zeggen.

Maar nu, De onderzoeksgroep van prof. Dong Wenfei van het Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) heeft een nieuw type fluorescerende koolstofstip ontwikkeld die calciumniveaus in cellen effectief kan detecteren.

Calcium is essentieel voor het leven. Calciumionen reguleren een aantal belangrijke cellulaire functies zoals differentiatie, proliferatie, groei en gentranscriptie.

In aanvulling, studies hebben gemeld dat de calciumstatus in kankercellen geassocieerd is met tumorigenese, metastase en angiogenese. Andere studies hebben ook aangetoond dat abnormale veranderingen in intracellulair Ca ²⁺ concentratie geassocieerd zijn met het optreden en de ontwikkeling van de ziekte van Parkinson, Ziekte van Huntington en de ziekte van Alzheimer. Dus, detectie van intracellulaire calciumniveaus is erg belangrijk.

Conventionele methoden voor calciumiondetectie zoals atoomabsorptiespectroscopie (AAS) en nucleaire magnetische resonantie (NMR) vereisen dure apparatuur en vervelende monstervoorbereiding, het beperken van hun toepassingen in intracellulaire detectie. Daarom, betaalbaar ontwikkelen, efficiënt, gevoelige en eenvoudige technieken voor het detecteren van Ca ²⁺ ionen in cellen is een prioriteit. Gelukkig, fluorescentiedetectie voldoet aan deze vereisten.

Als een nieuwe fluorescerende sonde, Carbon dots (CD's) worden veel gebruikt bij de detectie van ionen en kleine moleculen vanwege hun buitengewone prestaties, waaronder oplosbaarheid in water, uitstekende stabiliteit, niet-toxiciteit, instelbare fluorescentie en hoge kwantumopbrengst.

In dit onderzoek, de onderzoekers gebruikten een innovatieve benadering om functionele cd's te maken. Ze synthetiseerden eerst de cd's uit citroenzuur en ethyleendiamine met behulp van een hydrothermische methode. Vervolgens wijzigden ze het oppervlak van de cd's met EGTA door de oplossing opnieuw te verwarmen.

Dit is een eenvoudige en handige chemische bereidingsmethode, vergeleken met de traditionele verknopingsprocedure, omdat alle reacties in dezelfde autoclaaf worden uitgevoerd. De EGTA-gemodificeerde cd's zijn het eindproduct; er is geen secundaire zuivering en scheiding vereist.

Dit werk getiteld "Two-Step Hydrothermal Preparation of Carbon Dots for Calcium Ion Detection" is gepubliceerd in ACS Toegepaste Materialen &Interface.

De cd's vertonen helderblauwe fluorescentie. Naarmate de calciumconcentratie toeneemt, de fluorescentie-intensiteit daalt sterk.

Cellulaire experimenten tonen aan dat CD's niet-toxisch zijn en een goede biocompatibiliteit hebben, wat suggereert dat ze een bruikbare sonde kunnen zijn voor intracellulair Ca ²⁺ detectie.

In de toekomst, onderzoekers verwachten fluorescerende koolstofstippen te ontwikkelen in de nabij-infraroodband met sterke penetratie. De verdeling van calciumionen in inwendige organen zou dan niet-destructief kunnen worden gedetecteerd.