Chimiștii dezvoltă materiale fluorescente pentru diagnosticarea bolilor
Cercetătorii de la Universitatea din Bath au descoperit cum modificările moleculare minore pot transforma culoarea și strălucirea sondelor fluorescente bazate pe molecula albastră azulena, deschizând astfel calea pentru instrumente de imagistică mai puternice în detectarea unor boli precum Alzheimer, Parkinson și cancer.
Echipa, condusă de profesorii Simon Lewis, Tony James și Dr. Dan Pantos în cadrul Departamentului de Chimie al universității, a transformat azulena, un compus albastru natural găsit în anumite ciuperci și corali, într-un instrument versatil pentru imagistica biologică și detectarea chimică.
În cadrul cercetărilor, oamenii de știință utilizează sonde chimice care se leagă de o moleculă specifică din celulă și emit culori diferite sub microscop pentru a observa procesele biologice și a monitoriza bolile.
Sondele fluorescente constau din două părți: un „receptor” (care detectează o substanță anume) și un „fluorofor” (o moleculă cu proprietăți fluorescente). Fluoroforii absorb lumina la o lungime de undă specifică și emit lumină la o lungime de undă diferită, de obicei mai lungă, care apare ca o culoare.
Lumina colorată este ceea ce le face să iasă în evidență atunci când sunt privite sub microscop.
Cercetările lor, finanțate de EPSRC și publicate în Organic Chemistry Frontiers, au descoperit că ajustarea structurii moleculare a sondelor fluorescente bazate pe azulena poate schimba culoarea și strălucirea materialului, oferind un plan pentru designul rațional al viitoarelor sonde pentru cercetarea și diagnosticul bolilor.
Azulena este compusul chimic responsabil pentru culoarea albastră impresionantă a unor specii precum ciuperca Lactarius indigo și anumite corali, fiind utilizată și în produse cosmetice pentru calmarea iritațiilor. Azulena poate fi utilizată ca fluorofor deoarece absoarbe lumina la o lungime de undă și emite la o lungime de undă diferită.
Cercetătorii au profitat de această proprietate neobișnuită pentru a dezvolta platforma AzuFluor®, creând o întreagă familie de sonde bazate pe azulena, capabile să vizualizeze procese biologice importante.
Programul, finanțat de EPSRC, a avut ca scop crearea de noi instrumente care să ajute cercetătorii să studieze boli precum Alzheimer, Parkinson, cancer și astm, prin facilitarea observării evenimentelor moleculare din interiorul celulelor vii în timp real.
Dr. Chiara Faverio, primul autor al studiului, a sintetizat și analizat cu succes o gamă largă de noi derivați ai azulenei, permițând echipei de cercetare să exploreze sistematic modul în care modificările structurale subtile influențează culoarea și strălucirea fluorescenței.
Echipa a dezvoltat o moleculă de cinci ori mai strălucitoare decât molecula originală de azulena, oferind un candidat promițător pentru viitoare aplicații de detectare și imagistică.
Dr. Faverio a declarat: „Sondele fluorescente acționează ca faruri moleculare, iluminându-se în răspuns la ținte biologice specifice și permițând cercetătorilor să observe procese care altfel ar rămâne invizibile.”
„Capacitatea de a proiecta sonde mai strălucitoare și mai sensibile deschide oportunități noi și incitante pentru studierea schimbărilor celulare asociate cu boli neurodegenerative, cancer și alte condiții grave de sănătate.”
Profesorul Lewis a afirmat: „Când am început să explorăm fluoroforii azulenei în 2019, am recunoscut potențialul lor neobișnuit și incitant.”
„Această lucrare dezvăluie caracteristicile moleculare care controlează strălucirea și emisia, oferind o hartă clară pentru proiectarea unor sonde din ce în ce mai puternice pentru aplicații de detectare și imagistică biologică.”
Pe lângă faptul că marchează un rezultat major al programului azulena finanțat de EPSRC, publicația reprezintă și cea de-a 50-a lucrare a lui Tony D. James, evidențiind un an excepțional de productiv în chimia supramoleculară, tehnologiile de detectare, imagistica fluorescentă și diagnosticele moleculare.
