Luminescerende geler til en lang række anvendelser fra forfalskning til bio-sensing

Trinity-forskere har hentet inspiration fra naturen til at skabe selvlysende, selvhelbredende geler med en række potentielle anvendelser lige fra forfalskning af pengesedler til næste generations bio-sensing og billeddannelse.

Det er afgørende, at forskerne har været i stand til at introducere guanosin (et molekyle, der spiller mange vigtige metaboliske roller i vores celler) i disse geler og tilføje andre molekyler, der kan gøre spændende ting fra et materiale- og biologisk videnskabsperspektiv. En sådan tilføjelse til disse geler er lanthanidioner, som har unikke egenskaber, herunder luminescens, magnetisme og evnen til at fremskynde specifikke reaktioner. Undersøgelsen blev offentliggjort i den nylige udgave af tidsskriftet Cell Press Chem .

Guanosin-geler udviser chiralitet (venstrehåndet helicitet i dette tilfælde), og forskerne fokuserede på at overføre denne egenskab til lanthanid-elementerne i gelerne, når disse ioner var blevet tilføjet.

Selvom det kan virke som endnu et enkelt trin i den kemiske opskrift, er det et spring, der åbner døre til en lang række nye applikationer, da det betyder, at disse geler nøjagtigt kan signalere varierende intensiteter af, hvad end de er designet til at føle.

Fra et medicinsk perspektiv kunne det betyde nøjagtigt at detektere tilstedeværelsen - og mængden - af en biomarkør af interesse, for eksempel. Men mulighederne er så rigelige, at teamet nu skal tage sig tid til at vurdere, hvilken retning de skal tage deres forskning næste gang.

Oxana Kotova, forskningsstipendiat ved Trinity's School of Chemistry og AMBER, SFI Center for Advanced Materials and BioEngineering Research, er førsteforfatter til den offentliggjorte undersøgelse.

Dr. Kotova, som er baseret på School of Chemistry, beliggende i Trinity Biomedical Sciences Institute (TBSI), sagde:"Vi er interesserede i at udvikle supramolekylære hydrogeler som denne, da de åbner så mange døre til nye applikationer inden for forskellige områder fra biologiske til materialevidenskab. Ved at overføre chiralitet til lanthanid-elementerne i denne gel, har vi været i stand til at modificere den chirale luminescensrespons af sidstnævnte, hvilket kan hjælpe med fremtidig forståelse af nyligt opdagede lanthanid-biologiske funktioner samt hjælpe med udviklingen af ​​fremtidige generations sensorer og billeddannende agenter. Vi synes, det er fascinerende, at sådanne muligheder opstår fra et nyt materiale, der selv er skabt ved at hente inspiration fra biologi."

Thorfinnur Gunnlaugsson, professor i kemi ved Trinity's School of Chemistry og AMBER, og baseret i TBSI, er seniorforfatter til forskningsartiklen. Han tilføjede:"Idéen, som Oxana havde her, var at bruge bio-inspirerede DNA-byggesten til at generere selvlysende, responsivt blødt materiale, der ikke kun er emitterende under lysbestråling, men også selvhelbredende, hvilket i sig selv kan føre til forskellige anvendelser, f.eks. som i responsiv blækudskrivning.

"Desuden er materialet præsenteret i denne Kem artiklen, giver anledning til den chiral-baserede emission ved bestråling af synligt lys. Dette betyder, at vi ved at bruge en teknik kaldet cirkulær polariseret luminescens (CPL), kan observere enten den 'højre- eller venstrehåndede' (f.eks. den polariserede) emission fra materialet. Brugen af ​​denne spektroskopiske teknik er hurtigt ved at blive tydelig, og dens anvendelse i kemisk og biologisk forskning er ved at finde sin niche. Dette har betydelige konsekvenser for de potentielle anvendelser af lanthanidbaseret bio-inspireret blødt materiale, såsom til overvågning af biologiske processer, i levende cellulær billeddannelse og i lægemiddellevering, for blot at nævne nogle få.

"CPL-teknikken er også et vigtigt middel til at udvikle 'responsive' falske blæk til brug ved udskrivning af pengesedler, etiketter osv. Derfor er mulighederne her enorme for den fremtidige udvikling, og vi er glade for at være en del af dette vigtige fund, hvilket kun blev muligt med sammenkomsten af ​​førende forskningsgrupper med stærk ekspertise." + Udforsk yderligere

Forskere opnår gæstedrevet selvsamling og chiral induktion af fotofunktionelle lanthanid tetraedriske bure