Wetenschappers van de Universiteit van Miami hebben een manier ontwikkeld om fluorescerende moleculen in waterige omgevingen aan en uit te zetten. door de moleculen strategisch op te sluiten in in water oplosbare deeltjes en ze te beheersen met ultraviolet licht. Het nieuwe systeem kan worden gebruikt om betere fluorescerende sondes te ontwikkelen voor biomedisch onderzoek.

Eerdere studies hebben in water oplosbare deeltjes gebruikt om organische moleculen in water te brengen. Nieuw aan dit systeem is het gebruik van een fotoschakelmechanisme in combinatie met deze deeltjes.

De bevindingen die online zijn gepubliceerd door Chemie - een Europees tijdschrift , de creatie beschrijven van een fluorescerend fotoschakelbaar systeem dat efficiënter is dan de huidige technologieën, zegt Francisco Raymo, hoogleraar scheikunde aan het UM College of Arts and Sciences en hoofdonderzoeker van deze studie.

"Het vinden van een manier om fluorescentie in cellen om te schakelen, is een van de grootste uitdagingen bij de ontwikkeling van fluorescerende sondes voor bioimaging-toepassingen, ", zegt Raymo. "Onze fluorescerende schakelaars kunnen efficiënt in water worden gebruikt, biedt de mogelijkheid om biologische monsters af te beelden met een resolutie op nanometerniveau."

Fluorescerende moleculen zijn niet oplosbaar in water; daarom creëerden Raymo en zijn team hun systeem door fluorescerende moleculen in te bedden in synthetische in water oplosbare nanodeeltjes, polymeren genaamd, die dienen als transportmiddelen in levende cellen. Eenmaal in de cel, de fluorescentie van de moleculen die in de nanodeeltjes zijn opgesloten, kan onder optische controle worden in- en uitgeschakeld.

"De polymeren kunnen de eigenschappen van de fluorescerende moleculen behouden en tegelijkertijd de overdracht van de moleculen in water ondersteunen, " zegt Raymo. "Het is een beetje alsof je een vis in een kom hebt, zodat de vis zijn activiteiten in de kom kan voortzetten en de hele kom kan worden overgebracht naar een andere omgeving."

Het nieuwe systeem is sneller en stabieler dan de huidige methoden. De fluorescerende moleculen gloeien wanneer ze gelijktijdig worden blootgesteld aan ultraviolet en zichtbaar licht en keren terug naar hun oorspronkelijke niet-lichtgevende staat in minder dan 10 microseconden nadat het ultraviolette licht is verwijderd.

Door gebruik te maken van gemanipuleerde synthetische moleculen, het nieuwe systeem is in staat om het natuurlijke slijtageproces te overwinnen waaraan organische moleculen worden blootgesteld wanneer ze worden blootgesteld aan ultraviolet licht.

"Het systeem kan honderden cycli heen en weer worden geschakeld tussen de fluorescerende en niet-fluorescerende toestanden, zonder teken van degradatie, ' zegt Raymo.

Het oppervlak van het systeem kan worden aangepast om het te helpen hechten aan specifieke moleculen van belang, waardoor onderzoekers structuren en activiteit in cellen kunnen visualiseren, live, met een resolutie die anders onmogelijk te bereiken zou zijn.