• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Små sonder lyser starkt för att avslöja platsen för riktade vävnader

    Nanostrukturer som kallas BRIGHTs letar efter biomarkörer på celler och strålar sedan ljust för att avslöja deras platser. I det lilla gapet mellan guldskinnet och guldkärnan i den kluvna BRIGHT (synligt uppe till vänster), det finns en elektromagnetisk hot spot som lyser upp reportermolekylerna som är fångade där. Kredit:Naveen Gandra

    (Phys.org) – Kallas BRIGHTs, de små sonderna som beskrivs i onlinenumret av Avancerade material den 15 november, binder till biomarkörer för sjukdomar och, när den sveps av en infraröd laser, tänds för att avslöja deras plats.

    Små som de är, sonderna är utsökt konstruerade föremål:guldnanopartiklar täckta med molekyler som kallas Raman-reportrar, i sin tur täckt av ett tunt skal av guld som spontant bildar en dodekaeder.

    Raman-reportrarna är molekyler vars jigglingatomer svarar på en sondlaser genom att sprida ljus med karakteristiska våglängder.

    Skalet och kärnan skapar en elektromagnetisk hotspot i gapet mellan dem som ökar reportrarnas utsläpp med en faktor på nästan en biljon.

    BRIGHTs lyser cirka 1,7 x 10 11 ljusare än isolerade Raman-reportrar och ungefär 20 gånger mer intensivt än den näst närmaste konkurrentsonden, säger Srikanth Singamaneni, PhD, biträdande professor i maskinteknik och materialvetenskap vid School of Engineering &Applied Science vid Washington University i St. Louis.

    Går signalen från Raman-reportrar

    Singamaneni och hans postdoktorala forskningsassistent Naveen Gandra, PhD, provade flera olika probdesigner innan de bestämde sig för BRIGHTS.

    Singamanenis labb har arbetat i flera år med Raman-spektroskopi, en spektroskopisk teknik som används för att studera vibrationssätten (böjning och sträckning) hos molekyler. Laserljus interagerar med dessa lägen och molekylen avger sedan ljus vid högre eller lägre våglängder som är karakteristiska för molekylen,

    Spontan Raman-spridning, som detta fenomen kallas, är av naturen mycket svag, men för 30 år sedan snubblade forskare av misstag på det faktum att det är mycket starkare om molekylerna adsorberas på uppruggade metallytor. Sedan upptäckte de att molekyler fästa vid metalliska nanopartiklar lyser ännu starkare än de som är fästa på grova ytor.

    Intensitetsökningen från ytförstärkt Raman-spridning, eller SERS, är potentiellt enorm. "Det är välkänt att om du lägger Raman-reportrar mellan två plasmoniska material, som guld eller silver, du kommer att se dramatisk Raman-förbättring, " säger Singamaneni.

    Ursprungligen försökte hans team skapa intensiva elektromagnetiska hot spots genom att klistra fast mindre partiklar på en större central partikel, skapa kärn-satellitenheter som ser ut som prästkragar.

    "Men vi insåg att dessa sammansättningar inte är idealiska för bioavbildning, " han säger, "eftersom partiklarna hölls samman av svaga elektrostatiska interaktioner och enheterna skulle gå isär i kroppen."

    Därefter försökte de använda något som kallas Click chemistry för att skapa starkare kovalenta bindningar mellan satelliterna och kärnan.

    "Vi hade en viss framgång med de församlingarna, " Singamaneni säger, "men under tiden hade vi börjat undra om vi inte kunde skapa en elektromagnetisk hot spot inom en enda nanopartikel snarare än bland partiklar.

    "Det gick upp för oss att om vi placerade Raman-reportrar mellan kärnan och skalet på en enda partikel kunde vi skapa en intern hotspot."

    Den idén fungerade som en charm.

    En regnbåge av sonder som försiktigt doserar droger?

    Nästa steg, säger Singamaneni, är att testa BRIGHTS in vivo i Sam Achilefus labb, PhD, professor i radiologi vid Medicinska institutionen.

    Men han funderar redan på sätt att få ut ännu mer av designen.

    Eftersom olika Raman-reportermolekyler svarar vid olika våglängder, Singamaneni säger, det borde vara möjligt att designa BRIGHTS riktade till olika biomolekyler som också har olika Raman-reportrar och sedan övervaka dem alla samtidigt med samma ljussond.

    Och han och Gandra skulle vilja kombinera BRIGHTS med en drogbehållare av något slag, så att behållarna kunde spåras i kroppen och läkemedlet och frigöras först när det nådde målvävnaden, på så sätt undviker många av de biverkningar som patienter fruktar.

    Bra saker, som de säger, kommer i små förpackningar.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com