Les colorants cyanine dans le proche infrarouge sont des outils incontournables pour étudier le fonctionnement interne des cellules et étudier la biochimie de la maladie, y compris le cancer.

Mais même s'ils ont une faible toxicité et de nombreuses applications, ces colorants fluorescents ont une faiblesse, dit Haiying Liu, professeur de chimie à l'Université technologique du Michigan. Mettez les colorants dans l'eau et ils ont cessé de fonctionner. Leurs molécules s'agglutinent, ou agrégé, ce qui réduit considérablement leur luminosité.

Liu et son équipe se sont demandé s'il devait en être ainsi. "Nous avons pensé qu'il serait possible d'utiliser l'agrégation pour activer la fluorescence du colorant, ", dit-il. "Nous voulions transformer un inconvénient en un avantage."

Ils ont donc construit un nouveau colorant à base de cyanine qui fonctionne dans l'eau et possède d'autres propriétés bénéfiques. Leurs recherches ont été publiées récemment dans Communications chimiques .

Liu a commencé par attacher le tétraphényléthène chimique (TPE) à un colorant cyanine conventionnel qui mesure le pH. Le nouveau colorant fait ce que le colorant conventionnel ne fait pas :il émet une fluorescence lorsqu'il s'agrège dans l'eau, brille de mille feux lorsque les conditions sont acides et s'estompe dans des conditions alcalines. Plus, le nouveau colorant présente un avantage supplémentaire puisqu'il est fluorescent à la fois sous la lumière proche infrarouge et sous la lumière visible.

"Le proche infrarouge est utile dans la recherche biomédicale car il pénètre les tissus profonds, " dit Liu. De plus, cette double fluorescence donne aux scientifiques plus pour leur argent. "Nous pouvons déterminer le changement de pH dans deux couleurs différentes, ce qui nous permet de revérifier les résultats de l'imagerie."

Les chercheurs ont testé leur colorant cyanine sur des cellules vivantes cultivées dans des solutions aqueuses de pH variable. Ils ont découvert que les cellules incubées dans des solutions acides émettaient une fluorescence, tandis que la fluorescence s'estompait dans les cellules cultivées dans des conditions alcalines.

L'équipe voulait également voir si le colorant pouvait suivre les fluctuations de pH dans les cellules exposées au stress oxydatif, un marqueur d'une maladie, y compris le cancer. Dans ces conditions, Les niveaux de pH dans les cellules ont tendance à baisser.

Les chercheurs ont donc également testé deux cultures cellulaires. Le premier avait été incubé avec un oxydant, peroxyde d'hydrogène; le second avec le produit chimique N-éthylmaléimide (NEM) qui désactive un antioxydant protecteur dans les cellules. Dans les deux cas, les cellules sont devenues fluorescentes plus intensément après avoir été incubées, démontrant que leur pH était tombé dans la gamme acide.

Le nouveau colorant fluorescent est relativement simple à fabriquer en laboratoire, Liu explique, et cela pourrait certainement aider les chercheurs qui ont besoin de détecter le pH cellulaire dans des solutions contenant un pourcentage élevé d'eau. En outre, il pense que la technique pourrait être adaptée à différents types de colorants cyanine.

"En modifiant les groupes hydroxyle du donneur de TPE, " il dit, « vous pourriez développer de nouveaux colorants pour la détection et l'imagerie du dioxyde de carbone, enzymes et biothiols comme le GSH."