Un nuevo tipo de sonda fluorescente no tóxica podría facilitar la detección de pH bajo en células vivas.

El cuerpo humano está involucrado en una caminata constante por la cuerda floja para mantener el pH correcto, porque cuando el equilibrio ácido-alcalino de nuestras células falla, puede salir mal a lo grande.

PH anormal, en particular, anormalmente bajo, pH ácido:es un marcador de enfermedades que van desde la fibrosis quística, accidente cerebrovascular y artritis reumatoide al cáncer y al Alzheimer. Ahora, El químico de la Universidad Tecnológica de Michigan, Haiying Liu, ha desarrollado nuevas herramientas que podrían facilitar la detección de pH bajo en células vivas. El descubrimiento es el foco de un nuevo estudio publicado en Sensores ACS .

Medir la acidez

Para medir el pH, los investigadores y el personal médico utilizan tintes fluorescentes, llamadas sondas, que brillan en condiciones ácidas cuando se activan con luz fluorescente. Las sondas se utilizan para obtener imágenes de diagnóstico:para visualizar los vasos sanguíneos y el tracto digestivo, por ejemplo, y pueden ayudar a los cirujanos a extraer tejido enfermo, incluidos los tumores. Sin embargo, estas sondas no son perfectas.

Los problemas provienen de la luz de alta energía que necesitan para emitir fluorescencia. La luz en estas longitudes de onda no solo enciende la sonda; también puede hacer que las estructuras biológicas brillen como barras luminosas. Esta autoluminiscencia hace que sea difícil distinguir la diferencia entre la sonda y los tejidos circundantes. La luz de alta energía puede incluso dañar las células y hacer que el brillo inicial de la sonda se desvanezca en la oscuridad. un proceso llamado fotoblanqueo.

Para solucionar estos problemas, necesitaría una sonda que funcione en baja energía, luz infrarroja cercana. Entonces, el profesor de química Liu y su equipo desarrollaron dos de ellos.

Estas sondas tienen mucho a su favor. No están sujetos a fotoblanqueo ni autoluminiscencia. Más, Dado que la luz del infrarrojo cercano puede penetrar profundamente en los tejidos, podrían dar a los científicos y médicos una mejor visión del interior del cuerpo.

Dulce y Fluorescente

La química de las dos sondas se inspiró en la rodamina, que se ha utilizado en aplicaciones biotecnológicas durante décadas. "Pero el problema con la rodamina es que puede dañar las células, ", Dijo Liu." Necesitábamos una sonda que fuera compatible con los tejidos vivos ".

Entonces, El equipo de Liu endulzó sus sondas de próxima generación con un azúcar simple que se encuentra en muchas frutas:manosa. "Introdujimos el azúcar para hacer las sondas solubles en agua y menos tóxicas, ", dijo Liu." Eso les ayuda a penetrar las membranas celulares y las hace mucho más amigables ".

El equipo de Liu diseñó sus sondas para emitir luz de dos formas diferentes. Primero, emiten fluorescencia de forma convencional cuando se exponen a la luz del infrarrojo cercano. Además, brillan en el espectro del infrarrojo cercano a energías aún más bajas, gracias a un tipo diferente de respuesta química llamada luminiscencia de conversión ascendente de frecuencia de fotón único (FUCL).

Las pruebas con ambos tipos de luz han sido prometedoras, mostrando que ambas sondas son muy sensibles al pH y muy suaves para las células vivas, incluso a altas concentraciones. Aunque las sondas son similares químicamente, uno es ligeramente más sensible al pH en cultivos celulares.

Próximo, Liu estudiará qué tan bien detectan el pH bajo en ratones, con la esperanza de que las sondas puedan ayudar al avance de la ciencia médica e incluso salvar vidas.

Un artículo sobre su trabajo "Sondas luminiscentes para la detección sensible de cambios de pH en células vivas a través de dos canales de luminiscencia en el infrarrojo cercano, "se publicó en línea el 27 de junio en Sensores ACS .