Aanpasbare fluorescerende nanoklees bieden verschillende toepassingen

Stel je kleine LEGO -stukken voor die automatisch aan elkaar klikken om een ​​sterk, plat vel te vormen. Vervolgens voegen wetenschappers speciale chemische “haken” toe aan deze vellen om gloeiende moleculen te bevestigen die fluoroforen worden genoemd.

Universitair hoofddocent Gary Baker, Piyuni Ishtaweera, Ph.D. en hun team hebben deze kleine, op klei gebaseerde materialen gemaakt-fluorescerende polyionische nanocleen. Ze kunnen worden aangepast voor veel toepassingen, waaronder het bevorderen van energie- en sensortechnologie, het verbeteren van medische behandelingen en het beschermen van het milieu.

Het werk is gepubliceerd in het dagboek Chemie van materialen.

Duizenden in de handel verkrijgbare fluoroforen worden tegenwoordig gebruikt voor medische beeldvorming, ziektedetectie en biomarker -tagging, evenals in sensoren voor chemische analyse, forensisch onderzoek en biosensing. Ze kunnen ook een sleutelrol spelen in industriële toepassingen zoals monitoring van waterkwaliteit.

De ontdekking van Mizzou, die in behandeling is, valt op vanwege het opmerkelijke aanpassingsvermogen van deze nanoclays.

“Ze bezitten een hoge mate van functionaliteit, wat betekent dat we kunnen bepalen hoeveel en welke soorten fluorescerende moleculen zijn bevestigd aan de oppervlakken van deze nanokleed,” zei Baker, wiens benoeming is in het Department of Chemistry.

“Dit biedt een veelzijdig platform waar de optische en fysicochemische eigenschappen nauwkeurig kunnen worden afgestemd door geschikte moleculen te selecteren en te bevestigen. Deze aanpassing voor gebruiksgebruik is het kenmerk van deze materialen, waardoor een breed scala aan toepassingen op verschillende velden mogelijk is.”

Medisch gebruik

Vroege tests suggereren dat deze materialen veilig zijn voor medisch gebruik en kunnen artsen helpen om in het lichaam duidelijker te zien. Wetenschappers gebruiken al fluoroforen om cellen en weefsels te markeren onder speciale microscopen, waardoor kleine details zichtbaar worden. Ze gebruiken deze gloeiende moleculen ook om ziekten te volgen, te bestuderen hoe cellen werken en helpen de gezondheidsproblemen te diagnosticeren.

“Genormaliseerd voor volume, onze fluorescent getagde klei vertonen 7.000 helderheidseenheden, die overeenkomen met de hoogste niveaus ooit gerapporteerd voor een fluorescerend materiaal,” zei Baker.

“De verhoogde helderheid maakt deze materialen zeer nuttig voor gevoelige optische detectiemethoden. Dit vertaalt zich in verbeterde analytische signalen en verbeterde detectie, waardoor nieuwe mogelijkheden voor geavanceerde sensoren en contrastmiddelen in medische beeldvorming ontgrendelen.”

Hoewel fluorescentie een belangrijke focus is van het huidige onderzoek, zei Baker dat het team andere manieren wil verkennen om de nanoklays aan te passen aan andere moleculen, zoals aminozuren, antilichamen, DNA -aptameren en liganden voor selectieve metaalbinding. Dit betekent dat deze materialen kunnen worden gebruikt voor meer dan alleen gloeiende sensoren en beeldvorming. Ze kunnen ook helpen bij het vastleggen van zonne-energie, het leveren van medicijnen, het verbeteren van op licht gebaseerde technologie en medische tests, het volgen van ziekten en de behandeling van kanker.

Andere co-auteurs zijn Luis Polo-Parada, universitair hoofddocent medische farmacologie en fysiologie bij Mizzou en Nathaniel Larm aan de Naval Academy van de Verenigde Staten. IshtaWeera is nu bij de US Food and Drug Administration.