Een onderzoeksteam in Azië heeft een methode ontwikkeld voor het volgen, of 'opsporen', cellen die de beperkingen van bestaande methoden overwint. De fluorescerende organische tracers van het team zullen onderzoekers een niet-invasief hulpmiddel bieden om biologische processen gedurende lange perioden continu te volgen. Toepassingen voor de tracers zijn onder meer het volgen van carcinogenese of de voortgang van interventies zoals stamceltherapieën.

Bin Liu en Ben Zhong Tang van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering in Singapore en hun medewerkers ontwikkelden sondes die zijn samengesteld uit een klein aantal moleculen die aggregeren. De aggregatie betekent dat de sondes meer detecteerbare fluorescentie en minder lekkage hebben dan die van sondes met één molecuul. belangrijk, in plaats van te 'knipperen', de tracers van het team vertonen een constante fluorescentie, en bevatten geen zware metaalionen die giftig kunnen zijn voor levende systemen.

In vergelijking met hun bestaande anorganische tegenhangers, de op koolstof gebaseerde tracers van het team vertonen een grotere chemische stabiliteit en verbeterde biocompatibiliteit met celbiochemie. Ze zijn ook beter bestand tegen bleken door licht en interfereren niet met normale biochemische processen. Verder, de fluorescentiesignalen die door de sondes worden uitgezonden, overlappen niet met het signaal dat van nature door cellen wordt uitgezonden.

De tracers ontwikkeld door Liu, Tang en hun collega's zijn voorbeelden van 'quantum dots', omdat ze zijn samengesteld uit een klein aantal moleculen met optische kenmerken die afhankelijk zijn van kwantummechanische effecten. Technisch gezien, ze worden aggregatie-geïnduceerde emissiepunten (AIE-punten) genoemd omdat ze fotostabiele en zeer efficiënte fluorescerende emitters worden wanneer hun samenstellende moleculen aggregeren.

De assemblage van de AIE-punten begon met de synthese van organische moleculen, specifiek 2, 3-bis(4-(fenyl (4-(1, 2, 2-trifenylvinyl)fenyl)amino)fenyl)fumaronitril (TPETPAFN), die de onderzoekers vervolgens inkapselden in een onoplosbare op lipiden gebaseerde matrix. Volgende, de onderzoekers bevestigden kleine peptidemoleculen afgeleid van het humaan immunodeficiëntievirus (HIV) om het vermogen van deze peptiden te benutten om een ​​efficiënte opname van AIE-stippen in levende cellen te bevorderen.

"Onze AIE-punten konden geïsoleerde menselijke borstkankercellen in vitro gedurende 10 tot 12 generaties volgen en glioomtumorcellen in vivo in muizen gedurende 21 dagen, ", zegt Liu. "Ze presteren beter dan bestaande commerciële anorganische kwantumdots, en een nieuwe weg openen in de ontwikkeling van geavanceerde fluorescerende sondes voor het volgen van biologische processen zoals carcinogenese, stamceltransplantatie en andere celgebaseerde therapieën."

Toekomstig werk van Liu, Tang en collega's zullen ernaar streven de toepassing van de organische tracers te verbreden voor hun gebruik in combinatie met magnetische resonantie en nucleaire beeldvormingstechnieken.