(Phys.org) —La acidez (pH) y sus cambios juegan un papel importante en muchos procesos fisiológicos, incluido el plegamiento de proteínas, y pueden actuar como indicadores de cáncer. En el diario Angewandte Chemie , Investigadores estadounidenses han introducido ahora un sensor de pH no convencional que permite monitorear los cambios en los valores de pH en las células vivas durante períodos de tiempo más largos. con una resolución espacial previamente inalcanzable. Esto es posible mediante la combinación de nanocristales fluorescentes con "brazos" moleculares móviles que pueden plegarse o desplegarse según el pH de su entorno.
Endosomas orgánulos celulares que desempeñan un papel en el transporte dentro de las células, experimentan una caída considerable en su valor de pH a medida que maduran. Esto fue observado por el equipo que trabaja con Moungi G. Bawendi en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge mediante el uso de un nuevo sensor de pH nanoscópico y un microscopio de fluorescencia. El secreto de su éxito radica en el diseño poco convencional de su sensor:un "brazo" molecular móvil conecta un nanocristal fluorescente verde a un tinte fluorescente rojo. Los nanocristales son partículas de materiales semiconductores que transfieren fácilmente la energía luminosa que absorben a tintes fluorescentes a través de un mecanismo libre de radiación (transferencia de energía por resonancia de fluorescencia, o FRET). Esto hace que el tinte tenga fluorescencia, siempre que ambos socios FRET estén lo suficientemente cerca el uno del otro.
La distancia entre el nanocristal y el tinte se controla plegando y desplegando el brazo molecular en el sensor de nano pH, y este movimiento depende del pH. El brazo consta de una pieza de ADN bicatenario y una pieza de ADN monocatenario. A medida que aumenta la concentración de iones H +, también lo hace la tendencia a formar una "cadena triple", en el que la hebra simple encaja en la ranura de la hebra doble, haciendo que el brazo se doble. Este "movimiento del brazo" tiene lugar en el rango fisiológicamente importante alrededor de pH 7 y es muy sensible al más mínimo cambio.
A valores de pH más altos, el brazo está estirado y los socios FRET están demasiado lejos entre sí para que se produzca la transferencia de energía. El nanocristal emite fluorescencia verde y el tinte no lo hace. A medida que el pH baja, el brazo se pliega lo suficiente para permitir la transferencia de energía FRET. La fluorescencia verde del nanocristal disminuye y el tinte comienza a brillar en rojo. Debido a que esta técnica mide la proporción de fluorescencia verde a roja en lugar de un valor absoluto, las variaciones de intensidad no hacen ninguna diferencia. Por tanto, el sensor tiene una referencia interna.
En este tipo de sensor, el "medidor de pH" real y el dispositivo de señalización óptica son dos componentes separados. Al reemplazar el medidor de pH con un brazo molecular que responda a un analito diferente, debería ser posible utilizar el mismo principio y el mismo dispositivo de señalización óptica para construir sensores para otras moléculas objetivo.
Los fluoróforos de nanocristales han causado mucho entusiasmo en varios campos debido a sus atractivas propiedades ópticas. Los nanocristales ofrecen propiedades superiores en comparación con los fluoróforos moleculares tradicionales, en particular en biología, donde pueden ayudar a revelar el funcionamiento interno de la célula. Sin embargo, convertir estos nuevos nanomateriales en sensores fluorescentes ha resultado difícil. El concepto de aprovechar un cambio conformacional molecular para crear un sensor es nuevo para los sensores de nanocristales y podría resultar una solución general al problema de hacer sensores a partir de nanocristales.
