(PhysOrg.com) - Rohit Bhargava från University of Illinois har kommit med en spännande ny klass av molekylära sonder för biomedicinsk forskning som kallas nanoLAMP. Till skillnad från de flesta sonder som används inom biomedicin eller andra typer av forskning kräver de inte färgämnen eller fluorescens men, som en vanlig huslampa, de behöver en ljusomkopplare för att belysa molekylärvärlden.
Bhargava och hans medarbetare utvecklade nanoLAMP, som står för Nano-Layered Metal-dielectric Particles, för att lösa ett problem inom biomedicinsk forskning:oförmågan att mäta flera molekyler samtidigt med en hög grad av noggrannhet och tillförlitlighet.
"Den här metoden, i princip, kommer att tillåta oss att avbilda hundratals molekylära arter kvantitativt från en enda molekyl upp till alla gränser, ”Sa Bhargava.
Dessutom, olika reportermolekyler kan vara inbäddade i nanoLAMP, ge möjligheten att få olika resultat och en annan anledning till att sonderna har så stor potential för användning inom biomedicinsk forskning, särskilt för biomedicinsk bildbehandling.
"Vi har en nästan obegränsad förmåga med denna design att sätta i vilken molekyl som helst och använda den som en markör, ”Sa Bhargava, en forskare vid Illinois Beckman Institute. "Vi behöver inte att det är ett färgämne eller en fluorescerande molekyl, men behöver bara ändra reporterns molekylstruktur. ”
Bhargavas grupp publicerade den första uppsatsen om metoden den 3 augusti, 2010 års nummer av Förfaranden från National Academy of Sciences . Den nya metoden tar en befintlig spektroskopisk teknik som kallas ytförstärkt Ramanspridning (SERS) och använder nanoskiktade metall-dielektriska partiklar som lyser upp när de utsätts för laserljus.
Bhargava sa att genombrottsaspekten av denna metod är att den kan övervinna brister i SERS genom utformningen av nanoskala strukturen för LAMP med klassisk elektromagnetisk teori och avancerade datastrategier.
NanoLAMPS skapades med en unik koncentrisk, multi-shell struktur som möjliggör finjustering av det elektriska fältet som omger en molekyl. De tillämpade grundläggande elektromagnetisk teori för att förutsäga det elektriska fältet, använde sedan algoritmer och datorkraften från National Center for Supercomputing Applications (NCSA) i Illinois för att optimera strukturer för Raman -förbättring.
”Det är smart design av nanostrukturer baserade på mycket grundläggande fysik, ”Sa Bhargava.
NanoLAMPS har också fördelen att eliminera de kemiska effekterna som ses med SERS -förbättringstekniker, möjliggör mer exakt modellering.
"Den unika delen i detta dokument är att vi helt ignorerade den kemiska förbättringen genom att koppla bort molekylen från ytan, ”Sa Bhargava. "Istället, vi bädda in molekylen i det dielektriska skiktet mellan metallskikten. Som en konsekvens, mycket, väldigt få molekyler är faktiskt till och med nära ytan; de är alla i det dielektriska skiktet. Det betyder att vi helt kan eliminera den kemiska effekten och bara lita på den elektromagnetiska effekten för förbättring. ”
NanoLAMP:erna har en igenkänningslänk som ansluter målmolekylen till multi-shell, lökliknande struktur som innehåller reportermolekylen. Ett laserljus används för att excitera nanopartiklarna och få signaler från målmolekylen. NanoLAMP kan producera pålitliga, kvantitativa mätningar från en enda molekyl eller från hundratals molekyler, och från flera arter. Partiklarna som används är utformade för att vara stabila och kommer inte att förfalla över tid, och olika metaller eller till och med färgämnen kan användas i dem.
”Det är en otroligt flexibel plattform, ”Sa Bhargava. "Det låter dig avbilda alla molekylära arter, presenterar många vägar till tillverkning, och du kan lägga i vilket färgämne du vill, någon reporter, använd mest vilken metall du vill. ”
Bhargava sa att förkortningen LAMPs är lämplig.
"Lampor belyser vägen för att" se "molekyler och förmågan är alltid på, men du måste slå den med en ljusstråle för att få ett svar tillbaka, " han sa. "Det är som att vända på en strömbrytare när du lyser med en laser på den."
