Trinity-forskare har hämtat inspiration från naturen för att skapa självlysande, självläkande geler med en rad potentiella applikationer som sträcker sig från sedelförfalskning till nästa generations bioavkänning och bildbehandling.

Det avgörande är att forskarna har kunnat introducera guanosin (en molekyl som spelar många viktiga metaboliska roller i våra celler) i dessa geler, och lägga till andra molekyler som kan göra spännande saker ur ett material- och biologiskt vetenskapsperspektiv. Ett sådant tillägg till dessa geler är lantanidjoner, som har unika egenskaper inklusive luminescens, magnetism och förmågan att påskynda specifika reaktioner. Studien publicerades i den senaste upplagan av tidskriften Cell Press Chem .

Guanosingeler uppvisar kiralitet (vänsterhänt helicitet i det här fallet) och forskarna fokuserade på att överföra den egenskapen till lantanidelementen i gelerna när de jonerna hade tillsatts.

Även om det kan tyckas vara ytterligare ett enkelt steg i det kemiska receptet, är det ett steg som öppnar dörrar till en mängd nya applikationer eftersom det betyder att dessa geler exakt kan signalera olika intensiteter av vad de än är designade för att känna av.

Ur ett medicinskt perspektiv kan det innebära att till exempel noggrant detektera närvaron – och mängden – av en biomarkör av intresse. Men möjligheterna är så stora att teamet nu måste ta tid att bedöma vilken riktning de ska ta sin forskning härnäst.

Oxana Kotova, forskare vid Trinity's School of Chemistry och AMBER, SFI Center for Advanced Materials and BioEngineering Research, är första författare till den publicerade studien.

Dr Kotova, som är baserad på School of Chemistry, belägen i Trinity Biomedical Sciences Institute (TBSI), sa:"Vi är intresserade av att utveckla supramolekylära hydrogeler som denna eftersom de öppnar så många dörrar till nya tillämpningar inom olika områden från biologiska till materialvetenskap. Genom att överföra kiralitet till lantanidelementen i denna gel har vi kunnat modifiera den kirala luminescensresponsen hos den senare, vilket kan underlätta framtida förståelse av nyligen upptäckta lantanidbiologiska funktioner samt hjälpa utvecklingen av framtida generationers sensorer och avbildningsmedel. Vi tycker att det är fascinerande att sådana alternativ uppstår från ett nytt material som i sig skapats genom att hämta inspiration från biologi."

Thorfinnur Gunnlaugsson, professor i kemi vid Trinitys School of Chemistry and AMBER, och baserad i TBSI, är senior författare till forskningsartikeln. Han tillade:"Idén som Oxana hade här var att använda bioinspirerade DNA-byggstenar för att generera självlysande känsligt mjukt material som inte bara är emitterande under ljusbestrålning, utan också självläkande, vilket i sig kan leda till olika tillämpningar, t.ex. som i responsiv bläckutskrift.

"Dessutom, materialet som presenteras i denna Chem artikel, ger upphov till den chiralbaserade emissionen vid bestrålning av synligt ljus. Detta innebär att med en teknik som kallas cirkulär polariserad luminescens (CPL), kan vi observera antingen "höger- eller vänsterhänt" (t.ex. den polariserade) emissionen från materialet. Användningen av denna spektroskopiska teknik blir snabbt uppenbar och dess användning i kemisk och biologisk forskning håller på att hitta sin nisch. Detta har betydande konsekvenser för de potentiella tillämpningarna av lantanidbaserat bioinspirerat mjukt material, såsom för att övervaka biologiska processer, i levande cellulär avbildning och vid läkemedelsleverans, för att bara nämna några.

"CPL-tekniken är också ett viktigt medel för att utveckla "responsiva" förfalskade bläck för användning vid utskrift av sedlar, etiketter etc. Därför är möjligheterna här enorma för framtida utveckling, och vi är glada över att vara en del av detta viktiga fynd, vilket endast möjliggjordes genom att ledande forskargrupper med stark expertis samlades." + Utforska vidare

Forskare uppnår gästdriven självmontering och kiral induktion av fotofunktionella lantanid-tetraedriska burar