Fluorescerende organiske nanopartikler overgår eksisterende metoder til langsigtet sporing af levende celler

Et forskerhold i Asien har udviklet en metode til at spore, eller 'sporing', celler, der overvinder begrænsningerne ved eksisterende metoder. Holdets fluorescerende organiske sporstoffer vil give forskere et ikke-invasivt værktøj til løbende at spore biologiske processer i lange perioder. Ansøgninger om sporstofferne omfatter efter karcinogenese eller fremskridt i interventioner såsom stamcelleterapier.

Bin Liu og Ben Zhong Tang fra A*STAR Institute of Materials Research and Engineering i Singapore og deres medarbejdere udviklede prober sammensat af et lille antal molekyler, der aggregerer. Aggregeringen betyder, at proberne har mere detekterbar fluorescens og mindre lækage end den, der tilvejebringes af enkeltmolekyle-prober. Vigtigt, i stedet for at 'blinke', holdets sporstoffer viser konstant fluorescens, og indeholder ikke tungmetalioner, der kan være giftige for levende systemer.

Sammenlignet med deres eksisterende uorganiske modstykker, holdets kulstofbaserede sporstoffer viser større kemisk stabilitet og forbedret biokompatibilitet med cellebiokemi. De er også mere modstandsdygtige over for blegning med lys og forstyrrer ikke normale biokemiske processer. Desuden, de fluorescerende signaler, der udsendes af proberne, overlapper ikke det signal, der naturligt udsendes af celler.

Sporstofferne udviklet af Liu, Tang og deres kolleger er eksempler på 'kvanteprikker', da de er sammensat af et lille antal molekyler med optiske egenskaber, der er afhængige af kvantemekaniske effekter. Teknisk set, de omtales som aggregeringsinducerede emissionspunkter (AIE dots), da de bliver fotostabile og højeffektive fluorescerende emittere, når deres komponentmolekyler aggregerer.

Samlingen af ​​AIE-prikkerne begyndte med syntesen af ​​organiske molekyler, specifikt 2, 3-bis(4-(phenyl(4-(1, 2, 2-triphenylvinyl)phenyl)amino)phenyl)fumaronitril (TPETPAFN), som forskerne derefter indkapslede i en uopløselig lipid-baseret matrix. Næste, forskerne vedhæftede små peptidmolekyler afledt af det humane immundefektvirus (HIV) for at udnytte disse peptiders evne til at fremme effektiv optagelse af AIE-prikker i levende celler.

"Vores AIE-prikker kunne spore isolerede humane brystkræftceller in vitro i 10 til 12 generationer og gliomtumorceller in vivo i mus i 21 dage, " siger Liu. "De klarer sig bedre end eksisterende kommercielle uorganiske kvanteprikker, og åbne en ny vej i udviklingen af ​​avancerede fluorescerende prober til at følge biologiske processer såsom carcinogenese, stamcelletransplantation og andre cellebaserede terapier."

Fremtidigt arbejde af Liu, Tang og kolleger vil sigte mod at udvide anvendelsen af ​​de organiske sporstoffer til deres brug i forbindelse med magnetisk resonans og nuklear billeddannelsesteknikker.