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  • El lado más brillante de los polímeros retorcidos

    Fluorescencia de los polímeros conjugados en solución. Crédito:© 2017 Hubert Piwonski

    Los investigadores de KAUST han desarrollado una estrategia para producir nanopartículas altamente fluorescentes mediante un cuidadoso diseño molecular de polímeros conjugados. Estas diminutas partículas basadas en polímeros podrían ofrecer alternativas a los tintes orgánicos convencionales y los puntos cuánticos semiconductores inorgánicos como etiquetas fluorescentes para imágenes médicas.

    Nanopartículas derivadas de polímeros conjugados, llamado Pdots, se espera que transforme varias áreas, incluida la optoelectrónica, bioimagen, biodetección y nanomedicina, debido a su intensa fluorescencia, alta estabilidad bajo exposición a la luz y baja citotoxicidad. Sus propiedades espectroscópicas se pueden sintonizar modificando las estructuras del polímero. Esto hace que sea fundamental considerar su diseño a nivel molecular.

    Las aplicaciones de bioimagen requieren nanopartículas lo suficientemente pequeñas como para ser eliminadas del cuerpo y emiten una luz intensa en el rango del rojo lejano al infrarrojo cercano. Sin embargo, El diseño y la fabricación actuales de Pdots se han basado principalmente en enfoques empíricos, obstaculizando los intentos de fabricar estas nanopartículas ultrapequeñas.

    Para enfrentar este desafío, El Dr. Hubert Piwoski y el profesor asociado Satoshi Habuchi idearon un método sistemático que mejora el rendimiento de Pdots. Habuchi explicó que su equipo tenía como objetivo crear Pdots de un tamaño más pequeño y una fluorescencia más brillante mediante el uso de polímeros conjugados. cuya columna vertebral de enlaces únicos y múltiples alternos permite que los llamados electrones π se muevan libremente por toda la estructura.

    Por primera vez, los investigadores optaron por retorcidos, en lugar de planar, polímeros conjugados como bloques de construcción para generar sus Pdots. Los Pdots existentes generalmente exhiben una intensidad de fluorescencia más baja que sus precursores como resultado de interacciones fotofísicas complejas entre cadenas e intracadena dentro de las partículas.

    Según Habuchi, esta prueba fue un tiro en la oscuridad —su equipo inició el proyecto sin saber realmente qué sucedería— pero aún así se sorprendieron por los comportamientos de fluorescencia de estos Pdots en comparación con sus análogos investigados previamente.

    Los resultados preliminares sugieren que las nanopartículas recién sintetizadas fueron los Pdots más pequeños y brillantes reportados hasta la fecha. "Por lo tanto, planteamos la hipótesis de que la forma retorcida de las moléculas es responsable de la fluorescencia muy brillante debido a la supresión de las interacciones π-π dentro de las partículas, "explicó Habuchi.

    Los investigadores validaron su hipótesis mediante caracterizaciones estructurales y fotofísicas exhaustivas. "Ese fue el momento más emocionante de nuestro proyecto, "añadió Habuchi, señalando que esta demostración ha abierto una nueva puerta para la predicción correcta de las propiedades de fluorescencia de Pdots.

    "Ahora estamos tratando de introducir grupos funcionales en estos Pdots para la bioconjugación, Habuchi continuó. El equipo también está diseñando y fabricando nanopartículas emisoras de infrarrojo cercano.


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