Des chercheurs de l'Université de Kanazawa ont surveillé l'émission de lumière bleu-vert à partir de molécules de tétraphényléthène solubles dans l'eau adsorbées à une interface liquide-liquide adsorbée par des phospholipides conçue pour ressembler à une biomembrane. Ils ont découvert que le processus pouvait être contrôlé de manière réversible par un potentiel appliqué de l'extérieur (tension), ce qui ouvre la possibilité d'une nouvelle classe de sondes moléculaires et de systèmes d'administration de médicaments ciblés.

L'administration ciblée de médicaments thérapeutiques ou d'ADN directement aux cellules a de nombreuses utilisations pour traiter les maladies, par conséquent, il y a un intérêt croissant pour les biomolécules qui interagissent directement avec les membranes cellulaires. Emission induite par l'agrégation (AIE), une technique prometteuse avec des applications pour les matériaux fonctionnels, optoélectronique, et génie biomédical, est un processus par lequel les auto-agrégats peuvent être rendus fluorescents lors de l'empilement. Les dérivés du tétraphényléthène (TPE) sont des molécules en forme d'hélice avec quatre cycles phényle qui présentent cette propriété. Individuellement, ces molécules sont non fluorescentes, parce que leurs états photo-excités se dégradent vers l'état fondamental par vibration ou rotation moléculaire non émissive. Cependant, lorsque plusieurs de ces molécules s'agrègent ensemble, ils deviennent fluorescents et émettent une lumière bleu-vert.

Des chercheurs de l'Institut des sciences et de l'ingénierie de l'Université de Kanazawa ont étudié le comportement AIE de dérivés de TPE hydrosolubles sur une surface de membrane cellulaire artificielle formée par auto-assemblage de molécules de phospholipides, qui ont chacune une « tête » hydrophile (qui aime l'eau) et deux « queues » hydrophobes (qui craignent l'eau). Les phospholipides peuvent également être utilisés pour fabriquer des bulles appelées vésicules qui peuvent fusionner avec des membranes cellulaires vivantes pour délivrer un médicament ou une charge utile d'ADN. « Les applications potentielles de ce travail incluent le marquage sélectif de vésicules ciblées contenant des médicaments pharmaceutiques, " dit l'auteur principal de l'étude Hirohisa Nagatani.

En utilisant la voltamétrie à transfert d'ions et la spectroscopie de modulation sensible à la surface, l'équipe de recherche a pu montrer que le transfert de phase et l'adsorption interfaciale des molécules de TPE chargées se produisaient de manière réversible sur la base d'un potentiel appliqué. Cela imite le potentiel membranaire des cellules vivantes, qui joue un rôle crucial dans de nombreux processus physiologiques, y compris le transport ionique et la transmission de l'influx nerveux. "Le comportement induit par la tension que nous avons observé dans des molécules hydrosolubles simples peut être important pour le développement de nouvelles sondes sensibles de potentiel membranaire pour des applications biomédicales, " explique Nagatani. " Notre système pourrait également être une alternative aux colorants sensibles au voltage comme sondes moléculaires. " Les chercheurs notent également la possibilité d'utiliser ce système comme photosensibilisateur pour la photothérapie du cancer, dans lequel les cellules peuvent être sélectivement marquées pour le rayonnement lumineux.