Химики из Университета Клемсона (Clemson University) разработали «долгоиграющие» флуоресцентные наночастицы. Руководит группой Джейсон Макнейл (Jason McNeill), который считает, что разработка позволит производить мониторинг движения отдельных биомолекул in vivo.

На отдельных белковых молекулах можно с помощью специальных методов закрепить флуоресцентные наночастицы. Подсвеченные лазерным пучком они станут видны в оптический микроскоп, оборудованный очень чувствительной цифровой камерой, что позволит учёным отслеживать позицию и движения белка внутри любой клетки.

До сих пор различные наночастицы, подбираемые для этих целей, оказывались слишком тусклыми, чтобы их можно было детектировать внутри клетки.

Учёные университета Клемсона создали наночастицы на основе π-сопряжённых полимеров, которые не только светятся значительно ярче, но и сохраняют свечение на более долгий срок. Таким образом учёные смогут получить больше изображений светящихся наночастиц и даже создать подобие фильма.

Сопряжённые полимеры уже давно в поле зрения учёных, так как они схожи по свойствам с полупроводниками и при этом весьма пластичны, что также является несомненным плюсом, если применять их в качестве биомолекулярного сенсора.

«Когда сопряжённый полимер находится в высокоэнергетическом состоянии, он подвергается атаке молекул кислорода, — говорит МакНейлл, объясняя принцип действия разработки. — Флуоресцентный краситель эффективно использует эту энергию, переизлучая свет и увеличивая яркость (почти в 100 раз) и длительность флуоресценции наночастиц».

Как сообщается в пресс-релизе университета, этот процесс основывается на явлении резонансного переноса энергии (fluorescence resonance energy transfer — FRET).

Рис. 1. Флуоресцирующие наночастицы в растворе и схематическое изображение одной флуоресцентной полимерной наночастицы

Если учёные смогут отслеживать движения отдельной молекулы в клетке с помощью таких флуоресцентных наночастиц, то это откроет новый огромный мир информации о процессах, происходящих в живых клетках. А если разные молекулы пометить маркерами разных цветов, то получится узнать и того больше.

Возможны, однако, и другие применения разработки: исследования проникновения вирусов в живую клетку или работы белков внутри неё. Эта технология может применяться и для локализации раковых клеток со значительно большей точностью, нежели это делается сейчас, что не позволит повреждать здоровые ткани.

О своих достижениях учёные доложили на 234-м ежегодном собрании Американского химического общества (American Chemical Society) в Бостоне.