Luminescens -omskiftelige carbon -nanodotter følger intracellulær handel og levering af lægemidler

Små kulstofprikker har, for første gang, blevet anvendt på intracellulær billeddannelse og sporing af lægemiddeltilførsel, der involverer forskellige optiske og vibrationsspektroskopisk baserede teknikker, såsom fluorescens, Raman, og hyperspektral billeddannelse. Forskere fra University of Illinois i Urbana-Champaign har vist, for første gang, at fotoluminiscerende carbon nanopartikler kan udvise reversibel omskiftning af deres optiske egenskaber i kræftceller.

"En af de største fordele ved disse midler er deres stærke iboende optiske følsomhed uden behov for yderligere farvestof/fluorofor og uden fotoblegningsproblemer forbundet med det, "forklarede Dipanjan Pan, en adjunkt i bioingeniørarbejde og lederen af ​​undersøgelsen. "Ved hjælp af en elegant nanoskala overfladekemi, vi skabte en molekylær 'maskerings' vej til at slukke for fluorescensen og derefter selektivt fjerne masken, der fører til at genvinde lysstyrken.

"Brug af kulstofprikker til belysning af menneskelige celler er ikke nyt. Faktisk er mine laboratorier, og flere andre grupper rundt om i verden, har vist, at disse små prikker repræsenterer en unik klasse af selvlysende materialer med fremragende biokompatibilitet, nedbrydelighed, og relativt let adgang til storskala syntese i sammenligning med andre populære selvlysende materialer såsom kvantepunkter, "tilføjede Pan.

Og, hele processen med er stærkt kontrolleret og kan observeres i levende celler, som de rapporterede i gruppens undersøgelse, "Makromolekylært 'burede' carbon -nanopartikler til intracellulær handel via omskiftelig fotoluminescens, "vises i Journal of the American Chemical Society .

"Vi kan anvende denne teknik til intracellulær handel ved hjælp af omskiftelig fotoluminescens i pattedyrsceller in vitro, hvor de endocytiske membran-rigelige anioniske amfifile molekyler deltager i 'de-caging'-processen, "sagde Pan." Kulstofprikkerne, hver måler mindre end 50 nanometer i diameter, er afledt af agave nektar og er meget selvlysende. Den in situ nanoskala kemiske udveksling undersøgte yderligere den mekanistiske forståelse af oprindelsen af ​​carbon luminescens og indikerede, at det primært er et overfladefænomen.

"Dette kan reversibelt tændes og slukkes ved en simpel modionisk nanoskala-kemi, "Pan sagde." Disse resultater kan blive grundlaget for nye og interessante designs for kulstofbaserede materialer til intracellulær billeddannelse, der undersøger cellulær funktion og til at studere andre biologiske processer. "

Mens luminescens oprindelse i kulstofprikker stadig er et mysterium, Pan og hans samarbejdspartnere har tidligere demonstreret, at disse partikler kan bruges til samtidig at spore transportør og kvantitativ frigivelse af gods ved hjælp af hyperspektral billeddannelse ( Avancerede funktionelle materialer 26, 2016, 8031-8041) eller vibrationsspektroskopibaserede teknikker ( Sci Rep . 2016 11. juli; 6:29299 .; Lille . 2016 12 (42), 5845-861 .; Lille . 2015 sep. 11 (36):4691-703).