De minuscules points de carbone ont, pour la première fois, appliqué à l'imagerie intracellulaire et au suivi de l'administration de médicaments impliquant diverses techniques optiques et vibratoires basées sur la spectroscopie telles que la fluorescence, Ramane, et l'imagerie hyperspectrale. Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont démontré, pour la première fois, que les nanoparticules de carbone photoluminescentes peuvent présenter une commutation réversible de leurs propriétés optiques dans les cellules cancéreuses.

"L'un des principaux avantages de ces agents est leur forte sensibilité optique intrinsèque sans avoir besoin de colorant/fluorophore supplémentaire et sans problèmes de photo-blanchiment associés, " a expliqué Dipanjan Pan, un professeur adjoint de bio-ingénierie et le chef de l'étude. "En utilisant une chimie de surface nanométrique élégante, nous avons créé une voie de « masquage » moléculaire pour désactiver la fluorescence, puis retirer sélectivement le masque, ce qui permet de regagner la luminosité.

« Utiliser des points de carbone pour éclairer les cellules humaines n'est pas nouveau. En fait, mes laboratoires, et plusieurs autres groupes à travers le monde, ont montré que ces minuscules points représentent une classe unique de matériaux luminescents avec une excellente biocompatibilité, dégradabilité, et un accès relativement facile à la synthèse à grande échelle par rapport à d'autres matériaux luminescents populaires tels que les points quantiques, " ajouta Pan.

Et, l'ensemble du processus est hautement contrôlé et peut être observé dans des cellules vivantes comme ils l'ont signalé dans l'étude du groupe, « Nanoparticules de carbone macromoléculairement « en cage » pour le trafic intracellulaire via la photoluminescence commutable, " apparaissant dans le Journal de l'American Chemical Society .

"Nous pouvons appliquer cette technique pour le trafic intracellulaire au moyen de photo-luminescence commutable dans des cellules de mammifères in vitro, dans lequel les molécules amphiphiles anioniques abondantes dans la membrane endocytaire participent au processus de "décage", " a déclaré Pan. " Les points de carbone, mesurant chacun moins de 50 nanomètres de diamètre, sont dérivés du nectar d'agave et sont très luminescents. L'échange chimique in situ à l'échelle nanométrique a approfondi la compréhension mécaniste de l'origine de la luminescence du carbone et a indiqué qu'il s'agit principalement d'un phénomène de surface.

« Cela peut être activé et désactivé de manière réversible par une simple chimie nanométrique contre-ionique, ", a déclaré Pan. "Ces résultats peuvent devenir la base de conceptions nouvelles et intéressantes de matériaux à base de carbone pour l'imagerie intracellulaire sondant la fonction cellulaire et pour étudier d'autres processus biologiques."

Alors que l'origine de la luminescence dans les points de carbone est encore un mystère, Pan et ses collaborateurs ont déjà démontré que ces particules peuvent être utilisées pour suivre simultanément le transporteur et la libération quantitative de la cargaison en utilisant l'imagerie hyperspectrale ( Matériaux fonctionnels avancés 26, 2016, 8031-8041) ou des techniques basées sur la spectroscopie vibrationnelle ( Représentant scientifique . 11 juillet 2016;6:29299.; Petit . 2016 12 (42), 5845-861.; Petit . Septembre 2015 ; 11(36 : 4691-703).