Investigadores de la Universidad de Kanazawa monitorearon la emisión de luz azul verdosa de moléculas de tetrafenileteno soluble en agua adsorbidas en una interfaz líquido-líquido adsorbida por fosfolípidos hecha para parecerse a una biomembrana. Descubrieron que el proceso podía controlarse de forma reversible mediante un potencial (voltaje) aplicado externamente, lo que abre la posibilidad de una nueva clase de sondas moleculares y sistemas de administración de fármacos dirigidos.

La administración dirigida de fármacos terapéuticos o ADN directamente a las células tiene muchos usos para tratar enfermedades, de ahí que haya un interés creciente en las biomoléculas que interactúan directamente con las membranas celulares. Emisión inducida por agregación (AIE), una técnica prometedora con aplicaciones para materiales funcionales, optoelectrónica, e ingeniería biomédica, es un proceso mediante el cual los autoagregados pueden hacerse fluorescentes al apilarse. Los derivados del tetrafenileteno (TPE) son moléculas en forma de hélice con cuatro anillos de fenilo que exhiben esta propiedad. Individualmente, estas moléculas no son fluorescentes, porque sus estados fotoexcitados decaen al estado fundamental a través de una vibración o rotación molecular no emisiva. Sin embargo, cuando varias de estas moléculas se agregan juntas, se vuelven fluorescentes y emiten luz azul verdosa.

Investigadores del Instituto de Ciencia e Ingeniería de la Universidad de Kanazawa estudiaron el comportamiento de AIE de derivados de TPE solubles en agua en una superficie de membrana celular artificial que se formó por autoensamblaje de moléculas de fosfolípidos. cada uno tiene una 'cabeza' hidrófila (amante del agua) y dos 'colas' hidrófobas (que temen el agua). Los fosfolípidos también se pueden usar para hacer burbujas llamadas vesículas que pueden fusionarse con las membranas de las células vivas para administrar un fármaco o una carga útil de ADN. "Las aplicaciones potenciales de este trabajo incluyen el etiquetado selectivo de vesículas dirigidas que contienen fármacos, "dice el autor principal del estudio Hirohisa Nagatani.

Usando voltamperometría de transferencia de iones y espectroscopía de modulación sensible a la superficie, el equipo de investigación pudo demostrar que la transferencia de fase y la adsorción interfacial de las moléculas de TPE cargadas se producían de forma reversible en función de un potencial aplicado. Esto imita el potencial de membrana de las células vivas, que juega un papel crucial en muchos procesos fisiológicos, incluido el transporte de iones y la transmisión de impulsos nerviosos. “El comportamiento inducido por voltaje que observamos en moléculas simples solubles en agua puede ser importante para el desarrollo de nuevas sondas sensibles de potencial de membrana para aplicaciones biomédicas, ", explica Nagatani." Nuestro sistema también podría ser una alternativa a los tintes sensibles al voltaje como sondas moleculares ". Los investigadores también señalan la posibilidad de utilizar este sistema como fotosensibilizador para la fototerapia del cáncer, en el que las células se pueden marcar selectivamente para la radiación de luz.