Il s'agit d'une représentation schématique du système fluorescent photocommutable. Crédit :Francisco Raymo / Université de Miami
Des scientifiques de l'Université de Miami ont mis au point un moyen d'activer et de désactiver des molécules fluorescentes dans des environnements aqueux, en piégeant stratégiquement les molécules à l'intérieur des particules solubles dans l'eau et en les contrôlant avec la lumière ultraviolette. Le nouveau système peut être utilisé pour développer de meilleures sondes fluorescentes pour la recherche biomédicale.
Des études antérieures ont utilisé des particules solubles dans l'eau pour amener des molécules organiques dans l'eau. La nouveauté de ce système est l'utilisation d'un mécanisme de photocommutation en combinaison avec ces particules.
Les résultats publiés en ligne par Chimie-Un Journal Européen , décrire la création d'un système photocommutable fluorescent plus performant que les technologies actuelles, dit Francisco Raymo, professeur de chimie à l'UM College of Arts and Sciences et chercheur principal de cette étude.
« Trouver un moyen de commuter la fluorescence à l'intérieur des cellules est l'un des principaux défis du développement de sondes fluorescentes pour les applications de bio-imagerie, " dit Raymo. "Nos interrupteurs fluorescents peuvent fonctionner efficacement dans l'eau, offrant la possibilité d'imager des échantillons biologiques avec une résolution au niveau du nanomètre."
Les molécules fluorescentes ne sont pas solubles dans l'eau; Par conséquent, Raymo et son équipe ont créé leur système en incorporant des molécules fluorescentes dans des nanoparticules synthétiques hydrosolubles appelées polymères qui servent de véhicules de transport dans les cellules vivantes. Une fois à l'intérieur de la cellule, la fluorescence des molécules piégées dans les nanoparticules peut être activée et désactivée sous contrôle optique.
Cette image montre des cellules vivantes incubées avec les nanoparticules de polymère. La couleur verte est la fluorescence provenant des molécules piégées dans les nanoparticules. Crédit :Francisco Raymo / Université de Miami
« Les polymères peuvent préserver les propriétés des molécules fluorescentes et en même temps favoriser le transfert des molécules dans l'eau, " dit Raymo. " C'est un peu comme avoir un poisson dans un bol, afin que le poisson puisse continuer ses activités dans le bol et que le bol entier puisse être transféré dans un environnement différent."
Le nouveau système est plus rapide et plus stable que les méthodes actuelles. Les molécules fluorescentes brillent lorsqu'elles sont exposées simultanément à la lumière ultraviolette et visible et reviennent à leur état non lumineux d'origine en moins de 10 microsecondes après la suppression de la lumière ultraviolette.
En utilisant des molécules synthétiques modifiées, le nouveau système est capable de surmonter le processus d'usure naturel auquel les molécules organiques sont soumises lorsqu'elles sont exposées à la lumière ultraviolette.
"Le système peut basculer entre les états fluorescents et non fluorescents pendant des centaines de cycles, sans signe de dégradation, " dit Raymo.
La surface du système peut être personnalisée pour l'aider à se fixer à des molécules d'intérêt spécifiques, permettant ainsi aux chercheurs de visualiser les structures et l'activité au sein des cellules, en temps réel, avec une résolution qui serait autrement impossible à atteindre.
