La espectroscopia de fluorescencia es indispensable en el diagnóstico biomédico. Uno puede pensar en encender la fluorescencia como encender una linterna en una habitación oscura. Se puede diseñar un ensayo de diagnóstico para etiquetar, por ejemplo, una molécula específica de ADN con una sonda fluorescente. Si esa molécula específica de ADN está presente, ve fluorescencia o un cambio en la fluorescencia.

A veces, una molécula que de otro modo sería fluorescente deja de emitir luz durante un breve período de tiempo. A esto se le llama parpadeo de fluorescencia, lo que puede dificultar la detección de biomoléculas en las concentraciones ultrabajas necesarias para el diagnóstico de enfermedades. Una forma de disminuir simultáneamente el parpadeo para los diagnósticos y extraer información bioquímica útil del parpadeo para la investigación básica sería lo mejor de ambos mundos.

En un estudio publicado recientemente en Angewandte Chemie , Los investigadores de la Universidad de Osaka utilizaron una molécula conocida abreviada como COT, un fotoestabilizador, para modular el parpadeo de fluorescencia en ensayos bioquímicos. Los investigadores utilizaron COT para sondear la arquitectura de las moléculas de ADN y para detectar un biomarcador de ARN del cáncer en concentraciones ultrabajas.

"COT suprime el parpadeo de fluorescencia, y así aumenta la fluorescencia, al entrar en contacto físico con el fluoróforo, "explica Jie Xu, autor principal. "A diferencia de, modulación de la emisión mediante una técnica ampliamente utilizada conocida como transferencia de energía por resonancia de fluorescencia, PREOCUPARSE, funciona solo en distancias mucho más largas, en la región de 1 a 10 nanómetros, y solo en una escala de tiempo de nanosegundos ".

Los investigadores primero probaron su configuración en ADN de doble hebra que contiene un espaciador interno. Cuando COT estaba en un extremo del espaciador y el fluoróforo en el otro extremo, había más fluorescencia que cuando no estaba presente COT. Sin embargo, el parpadeo de fluorescencia no se eliminó por completo. Los investigadores aprovecharon este hecho probando cómo la arquitectura química del espaciador modula el parpadeo.

"El aumento de la longitud del espaciador y el aumento de las interacciones de apilamiento de pi (interacciones no covalentes entre anillos aromáticos) en el espaciador aumentaron el tiempo del fluoróforo en el estado 'apagado', "dice Kiyohiko Kawai, autor principal. "FRET no puede proporcionar información sobre la dinámica biomolecular en estas distancias subnanométricas".

A continuación, los investigadores detectaron concentraciones ultrapequeñas de una molécula de ARN que es un biomarcador de muchos cánceres. Primero colocaron una sonda fluorescente que contenía COT a un portaobjetos de vidrio. La sonda se diseñó de manera que la unión al biomarcador de ARN aumentaría la fluorescencia de la sonda.

"La unión al ARN objetivo redujo a la mitad el tiempo de inactividad de la sonda, ", dice Xu." Esto proporciona un medio claro para detectar un biomarcador de cáncer ".

Detectar una biomolécula pertinente a la enfermedad en concentraciones ultrabajas, como es posible con esta técnica, puede ser una forma de diagnosticar una enfermedad en sus primeras etapas y facilitar el tratamiento. Es más, Muchos estudios de investigación bioquímica fundamentales son factibles ahora que los investigadores pueden sondear los movimientos moleculares en la escala subnanométrica y en escalas de tiempo amplias.