Nieuwe fluorescerende nanoblaasjes voor detectie van intracellulaire biomarkers

Een nieuw werk van de Nanomol Group, behorend tot het CIBER-BBN-netwerk, presenteert samen met een team van de Universiteit van Rome Tor Vergata nieuwe nanoblaasjes die in staat zijn om biologische barrières zoals celmembranen te passeren, terwijl ze hun waarnemingsvermogen behouden, waardoor ze aantrekkelijke probes voor intracellulaire detectie van biomarkers.

“De ontwikkeling van sondes die de biologische omgeving kunnen detecteren en de aanwezigheid van een specifiek doelmolecuul kunnen signaleren, is een uitdaging die relevant is in een verscheidenheid aan biomedische toepassingen, van medicijnafgifte tot diagnostische hulpmiddelen”, zegt Mariana Köber, ICMAB-onderzoeker en corresponderend auteur van de studie, samen met Nora Ventosa, van ICMAB, en Alessandro Porchetta, van de Universiteit van Rome Tor Vergata.

Dit werk, dat is gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen, presenteert het ontwerp van fluorescerende nanoblaasjes die zijn gefunctionaliseerd met biomimetisch DNA dat in staat is hun binding aan een doelmolecuul te vertalen in een optische output, door een verandering in Förster-resonantie-energieoverdracht (FRET) en fluorescerende emissie.

Deze quatsomes (QS) nanoblaasjes zijn een opkomende klasse van zeer stabiele kleine unilamellaire blaasjes met een diameter van ≈50-100 nm, gevormd door de zelfassemblage van ionische oppervlakteactieve stoffen en sterolen in waterige media. Hun hoge stabiliteit, ook in lichaamsvloeistoffen, unilaminariteit en homogeniteit van deeltjes tot deeltjes maken ze tot een aantrekkelijk zacht materiaal voor detectietoepassingen. “QS-nanovesicles zijn geladen met fluorescerende sondes op basis van amfifiele nucleïnezuren om programmeerbare FRET-actieve nanovesicles te produceren die functioneren als zeer gevoelige signaaltransducers”, leggen de onderzoekers uit.

De CIBER-BBN-onderzoekers hebben deelgenomen aan de karakterisering van de fotofysische eigenschappen van deze nanoblaasjes en hebben een zeer selectieve detectie van klinisch relevante microRNA’s aangetoond met een gevoeligheid in het nanomolaire bereik. Deze productie van de nanoblaasjes en hun fysicochemische karakterisering is uitgevoerd dankzij de diensten van ICTS NANBIOSE, via de Biomaterials Processing and Nanostructuring Unit van ICMAB-CSIC.

Volgens de auteurs zou de voorgestelde strategie gemakkelijk kunnen worden aangepast aan de detectie van verschillende biomarkers: “we hopen een bioimaging-platform te bereiken voor de detectie van een breed scala aan nucleïnezuren en andere klinisch relevante moleculen in lichaamsvloeistoffen of direct in cellen, dankzij het vermogen van Quatsomes voor intracellulaire levering.”