Kleine koolstofstippen hebben, Voor de eerste keer, toegepast op intracellulaire beeldvorming en het volgen van medicijnafgifte met behulp van verschillende optische en vibrationele spectroscopische technieken zoals fluorescentie, Raman, en hyperspectrale beeldvorming. Onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign hebben aangetoond, Voor de eerste keer, dat fotoluminescerende koolstofnanodeeltjes omkeerbare schakeling van hun optische eigenschappen in kankercellen kunnen vertonen.

"Een van de belangrijkste voordelen van deze middelen is hun sterke intrinsieke optische gevoeligheid, zonder dat er extra kleurstof/fluorofoor nodig is en er geen problemen met het bleken door foto's aan verbonden zijn, " legde Dipanjan Pan uit, een assistent-professor bio-engineering en de leider van de studie. "Met behulp van een elegante oppervlaktechemie op nanoschaal, we creëerden een moleculaire 'maskerings'-route om de fluorescentie uit te schakelen en vervolgens selectief het masker te verwijderen, wat leidt tot het herwinnen van de helderheid.

"Het gebruik van koolstofstippen voor het verlichten van menselijke cellen is niet nieuw. mijn laboratoria, en verschillende andere groepen over de hele wereld, hebben aangetoond dat deze kleine stippen een unieke klasse van lichtgevende materialen vertegenwoordigen met uitstekende biocompatibiliteit, afbreekbaarheid, en relatief gemakkelijke toegang tot grootschalige synthese in vergelijking met andere populaire luminescente materialen zoals kwantumdots, ’ voegde Pan eraan toe.

En, het hele proces van is sterk gecontroleerd en kan worden waargenomen in levende cellen zoals ze hebben gerapporteerd in de studie van de groep, "Macromoleculaire 'gekooide' koolstofnanodeeltjes voor intracellulaire handel via schakelbare fotoluminescentie, " verschijnen in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

"We kunnen deze techniek toepassen voor intracellulair verkeer door middel van schakelbare fotoluminescentie in zoogdiercellen in vitro, waarbij de endocytische membraan-overvloedige anionische amfifiele moleculen deelnemen aan het 'de-caging'-proces, " verklaarde Pan. "De koolstofpunten, elk met een diameter van minder dan 50 nanometer, zijn afgeleid van agave nectar en zijn zeer lichtgevend. De in situ chemische uitwisseling op nanoschaal peilde verder naar het mechanistische begrip van de oorsprong van koolstofluminescentie en gaf aan dat het in de eerste plaats een oppervlaktefenomeen is.

"Dit kan omkeerbaar worden in- en uitgeschakeld door een eenvoudige tegen-ionische chemie op nanoschaal, " zei Pan. "Deze resultaten kunnen de basis worden voor nieuwe en interessante ontwerpen voor op koolstof gebaseerde materialen voor intracellulaire beeldvorming die de cellulaire functie onderzoekt en om andere biologische processen te bestuderen."

Hoewel de oorsprong van luminescentie in koolstofstippen nog steeds een behoorlijk mysterie is, Pan en zijn medewerkers hebben eerder aangetoond dat deze deeltjes kunnen worden gebruikt om gelijktijdig vervoerder en kwantitatieve vrijgave van lading te volgen met behulp van hyperspectrale beeldvorming ( Geavanceerde functionele materialen 26, 2016, 8031-8041) of op vibratiespectroscopie gebaseerde technieken ( Wetenschappelijk vertegenwoordiger . 2016 juli 11;6:29299.; Klein . 2016 12 (42), 5845-861.; Klein . 2015 sep;11(36):4691-703).