Belysning af vejen til selektiv membranbilleddannelse

Forskere ved Kanazawa University overvågede emissionen af ​​blåt-grønt lys fra vandopløselige tetraphenylethenmolekyler adsorberet ved en phospholipid-adsorberet væske-væske-grænseflade, der lignede en biomembran. De fandt ud af, at processen kunne styres reversibelt af et eksternt anvendt potentiale (spænding), som åbner muligheden for en ny klasse af molekylære prober og målrettede lægemiddelleveringssystemer.

Målrettet levering af terapeutiske lægemidler eller DNA direkte til celler har mange anvendelsesmuligheder til behandling af sygdomme, derfor er der stigende interesse for biomolekyler, der interagerer direkte med cellemembraner. Aggregeringsinduceret emission (AIE), en lovende teknik med applikationer til funktionelle materialer, optoelektronik, og biomedicinsk teknik, er en proces, hvorved selvaggregater kan gøres fluorescerende ved stabling sammen. Tetraphenylethen (TPE) derivater er propelformede molekyler med fire phenylringe, der udviser denne egenskab. Individuelt, disse molekyler er ikke-fluorescerende, fordi deres foto-ophidsede tilstande henfalder til grundtilstanden ved ikke-udsendende molekylær vibration eller rotation. Imidlertid, når flere af disse molekyler aggregerer sammen, de bliver fluorescerende og udsender blågrønt lys.

Forskere fra Institute of Science and Engineering ved Kanazawa University studerede AIE-adfærden for vandopløselige TPE-derivater på en kunstig cellemembranoverflade, der blev dannet ved selvsamling af phospholipidmolekyler, som hver har et hydrofilt (vandelskende) 'hoved' og to hydrofobe (vandfrygtige) 'haler'. Phospholipider kan også bruges til at lave bobler kaldet vesikler, der kan smelte sammen med levende cellemembraner til at levere et lægemiddel eller DNA nyttelast. "Potentielle anvendelser af dette arbejde omfatter den selektive mærkning af målrettede vesikler, der indeholder farmaceutiske lægemidler, "siger seniorforfatter af undersøgelsen Hirohisa Nagatani.

Ved hjælp af ionoverførsel voltammetri og overfladefølsom modulationsspektroskopi, forskergruppen var i stand til at vise, at faseoverførsel og grænsefladeadsorption af ladede TPE -molekyler skete reversibelt baseret på et anvendt potentiale. Dette efterligner de levende cellers membranpotentiale, som spiller en afgørende rolle i mange fysiologiske processer, herunder iontransport og nerveimpulsoverførsel. "Den spændingsinducerede adfærd, vi observerede i simple vandopløselige molekyler, kan være vigtig for udviklingen af ​​nye følsomme sonder for membranpotentiale til biomedicinske applikationer, "forklarer Nagatani." Vores system kan også være et alternativ til spændingsfølsomme farvestoffer som molekylære prober. "Forskerne noterer sig også muligheden for at bruge dette system som en lysfølsomhed til kræftfototerapi, hvor celler selektivt kan markeres for lysstråling.