Un nouveau type de sonde fluorescente non toxique pourrait faciliter la détection d'un faible pH dans les cellules vivantes.

Le corps humain est engagé dans une marche constante sur la corde raide pour maintenir le bon pH, car lorsque l'équilibre acido-alcalin de nos cellules se dérègle, cela peut mal tourner.

pH anormal, en particulier, anormalement bas, pH acide - est un marqueur de maladies allant de la mucoviscidose, les accidents vasculaires cérébraux et la polyarthrite rhumatoïde au cancer et à la maladie d'Alzheimer. Maintenant, Le chimiste de l'Université technologique du Michigan, Haiying Liu, a développé de nouveaux outils qui pourraient faciliter la détection d'un faible pH dans les cellules vivantes. Cette découverte fait l'objet d'une nouvelle étude publiée dans Capteurs ACS .

Mesurer l'acidité

Pour mesurer le pH, les chercheurs et le personnel médical utilisent des colorants fluorescents, appelés sondes, qui brillent dans des conditions acides lorsqu'elles sont activées par la lumière fluorescente. Les sondes sont utilisées pour l'imagerie diagnostique - pour visualiser les vaisseaux sanguins et le tube digestif, par exemple, et ils peuvent aider les chirurgiens à retirer les tissus malades, y compris les tumeurs. Cependant, ces sondes ne sont pas parfaites.

Les problèmes proviennent de la lumière à haute énergie dont ils ont besoin pour devenir fluorescents. La lumière à ces longueurs d'onde n'allume pas seulement la sonde; il peut également faire briller les structures biologiques comme des bâtons lumineux. Cette autoluminescence rend difficile la différence entre la sonde et les tissus environnants. La lumière à haute énergie peut même endommager les cellules et faire disparaître l'éclat initial de la sonde dans l'obscurité, un processus appelé photoblanchiment.

Pour résoudre ces problèmes, vous auriez besoin d'une sonde qui fonctionne en basse énergie, lumière proche infrarouge. Ainsi, le professeur de chimie Liu et son équipe en ont développé deux.

Ces sondes ont beaucoup à offrir. Ils ne sont pas sujets au photoblanchiment et à l'autoluminescence. Plus, puisque la lumière proche infrarouge peut pénétrer profondément dans les tissus, ils pourraient donner aux scientifiques et aux médecins un meilleur aperçu de l'intérieur du corps.

Doux et Fluorescent

La chimie des deux sondes a été inspirée par la rhodamine, qui a été utilisé dans les applications biotechnologiques pendant des décennies. "Mais le problème avec la rhodamine, c'est qu'elle peut endommager les cellules, " a déclaré Liu. " Nous avions besoin d'une sonde compatible avec les tissus vivants. "

Donc, L'équipe de Liu a sucré ses sondes de nouvelle génération avec un sucre simple présent dans de nombreux fruits :le mannose. "Nous avons introduit le sucre pour rendre les sondes solubles dans l'eau et moins toxiques, " a déclaré Liu. " Cela les aide à pénétrer les membranes cellulaires et les rend beaucoup plus amicaux. "

L'équipe de Liu a conçu ses sondes pour émettre de la lumière de deux manières différentes. D'abord, ils émettent une fluorescence de manière conventionnelle lorsqu'ils sont exposés à la lumière proche infrarouge. En outre, ils brillent dans le spectre proche infrarouge à des énergies encore plus basses, grâce à un type différent de réponse chimique appelée luminescence à conversion ascendante de fréquence à photon unique (FUCL).

Les tests sous les deux types de lumière ont été prometteurs, montrant que les deux sondes sont très sensibles au pH et très douces pour les cellules vivantes, même à des concentrations élevées. Bien que les sondes soient chimiquement similaires, l'un est légèrement plus sensible au pH dans les cultures cellulaires.

Prochain, Liu étudiera dans quelle mesure ils détectent un faible pH chez la souris, dans l'espoir que les sondes puissent aider à faire progresser la science médicale et même sauver des vies.

Un article sur leur travail "Luminescent Probes for Sensitive Detection of pH Changes in Live Cells through Two Near-Infrared Luminescence Channels, " a été publié en ligne le 27 juin dans Capteurs ACS .