Overraskelse:Biologiske mikrostrukturer lyser op efter opvarmning

Fysikere fra Radboud Universitet undersøgte rørformede biologiske mikrostrukturer, der viste uventet luminescens efter opvarmning. Deres resultater blev offentliggjort i Lille den 29. juli. Optiske egenskaber af bioinspirerede peptider, som de undersøgte, kunne være nyttig til applikationer i optiske fibre, biolasere og fremtidige kvantecomputere.

De lysende peptidmikrostrukturer samler sig selv i et vandmiljø. Efter at have opvarmet dem med en laser, de viste luminescens i det grønne område af det optiske spektrum (figur 1).

Overraskende luminescens

Fysiker Sergey Semin fra Radboud Universitet forklarer:'Den optiske aktivitet i det grønne område var en overraskelse for os. Ifølge vores teorier, den molekylære struktur af vores molekyler forbyder dem at være selvlysende i det spektrale område. Vi forventer, at interaktioner mellem peptidet og vandmolekylerne kan være årsagen til vores uventede fund. De danner en slags 'supercelle' sammen, som vi antager, udsender lys efter opvarmning.'

Biologiske strukturer med fysiske egenskaber

'Generelt, det er meget interessant, at biologiske strukturer som dem vi undersøgte viser fysiske egenskaber som luminescens', siger Semin. Forståelse af de bagvedliggende mekanismer kan give ny indsigt i de optiske egenskaber af peptider og korte organiske molekyler. Det kan føre til applikationer som optiske fibre til dataoverførsel, biolasere eller applikationer i fremtidige kvantecomputere.

Genkendelse af plaques i hjernen

En anden interessant anvendelse kan være inden for det biomedicinske område, da mikrostrukturerne er kernegenkendelsesmotivet for β-amyloidfibriller, der danner plaques i den menneskelige hjerne og fører til Alzheimers og nogle andre hjernesygdomme. Genkendelsesstrukturerne kan exciteres og gøres synlige ved at opvarme dem, men kliniske anvendelser er stadig langt væk. Semin:'Jo mere vi ved om sådanne strukturer, jo mere kan vi gøre for diagnose og behandling.'

Semin arbejder på afdelingen Spectroscopy of solids and interfaces, i forskningsgruppen af ​​prof. Theo Rasing.