QUT-forskare har skapat ett nytt molekylärt kopplingsverktyg som använder både grönt ljus och pH-triggers som har potential för användning i applikationer som läkemedelsleverans och 3-D-cellodlingsplattformar.

Deras forskning har publicerats i tidskriften Naturkommunikation .

Forskningen genomfördes av huvudförfattare och QUT Ph.D. kemiforskare Kubra Kalayci, Australian Research Council (ARC) DECRA -stipendiat Dr. Hendrik Frisch, Forskare Dr Vinh Truong, och ARC-pristagare Professor Christopher Barner-Kowollik från QUT:s laboratorium för mjuk materia material vid Science and Engineering Faculty Center for Materials Science.

Professor Barner-Kowollik sa att forskare ständigt försökte gå längre bort från att använda hårt UV-ljus för att aktivera kemiska reaktioner.

"Vår fotokemiska innovation är ett annat exempel på det som kallas rödskiftande-rör sig genom ljusets färger i spektrumet, från blått till grönt mot rött, till ljus som har längre våglängder, " han sa.

"Förr, de flesta av dessa typer av fotokemiska reaktioner utlöstes av hårt UV (ultraviolett) ljus. Men det förhindrar applikationer i ett biologiskt sammanhang eftersom UV -ljus har så mycket energi att det dödar celler. Tandvård är ett exempel på ett av de områden som har förändrats. Ursprungligen använde tandläkare UV -lampor. Nu vet alla som har fyllning förmodligen att tandläkaren använder en liten lampa med längre våglängd blått ljus för härdning. Ju längre ljusets våglängd desto bättre, i princip. Strålningen är mindre skadlig, så den kan användas för biologiska tillämpningar, och det möjliggör djupare ljusgenomträngning. För tandvård, det betyder bättre och mer enhetlig härdning. Men det är också svårare att göra, eftersom ju längre ljusets våglängd desto mindre energi har du för att driva den kemiska reaktionen. Lägga till ytterligare en stimulans med grönt ljus, som vi har med att variera pH som en reversibel på / av-omkopplare för reaktionen, ger möjlighet till bättre reglering. Detta är särskilt viktigt för läkemedelsleveranssystem, där läkemedlet måste frigöras under ett specifikt pH, eftersom pH varierar i hela människokroppen. Detta är också en katalysatorfri reaktion. Det betyder att det inte finns någon hjälpmolekyl som får det att hända. Det är också viktigt för biologisk tillämpning eftersom hjälpmolekyler i många fall innehåller metall, och du vill inte ha något som kan läcka ut, eller något som visar sig vara cytotoxiskt eller cancerframkallande. "

För att undersöka det nya gröna ljus-pH-kopplingsverktygets lämplighet för teknik för biomaterial, Kalayci sa att forskargruppen skapade hydrogeler med olika egenskaper.

"Dessa visade att grönt ljus tillät högre penetrationsdjup, vilket resulterar i tillverkning av tjockare hydrogeler, " Hon sa.

Dr Truong sa att celler som odlades inuti hydrogelerna "visade att processen för att skapa gelerna var giftfri, och cellerna förblev också livskraftiga i flera dagar. "

Teamet tror att det nya kopplingsverktyget har en rad andra potentiella applikationer.

"Till exempel, i samband med personlig medicin, "Dr Truong och Dr Frisch sa." Du kanske vill använda vår reaktion för att fästa ett cancerläkemedel till en specifik del av en molekyl för att leverera läkemedlet på ett sätt som passar en viss patient. "

Professor Barner-Kowollik sa att det också var ytterligare ett steg mot att uppnå "molekylär kirurgi".

"Vad kemister hoppas göra är att kunna" operera "på en del av en molekyl utan att påverka något annat, " han sa.

"Så, till exempel, om du hade ett protein, en stor komplex molekyl, vi skulle vilja kunna använda ljus som en kemisk skalpell och mycket försiktigt gå in och ändra en del av den molekylen utan att påverka någon annan del. Det ger många potentiella applikationer. "

Ansökningar kan innehålla, Dr Truong sa:"tittar på den selektiva tvärbindningen av DNA för att studera den bakomliggande mekanismen för en cancer, letar efter vägar för målinriktad behandling, eller skapa dynamiska hydrogelställningar för att studera cellinteraktioner för vävnadsregenereringsterapi.

"Med ljus, vi tillhandahåller kemiska verktyg för att kunna uppnå dessa mål. "