Los investigadores han hecho un gran descubrimiento al identificar la nanopartícula más sensible del mundo y medirla a distancia utilizando luz. Estos superbrillantes Los nanocristales fotoestables y sin fondo permiten un nuevo enfoque para tecnologías de detección altamente avanzadas que utilizan fibras ópticas.

Este descubrimiento por un equipo de investigadores de la Universidad Macquarie, la Universidad de Adelaida, y la Universidad de Pekín, abre el camino para la localización y medición rápidas de células dentro de un entorno de vida a nanoescala, como los cambios en una sola célula viva del cuerpo humano en respuesta a señales químicas.

Publicado en Nanotecnología de la naturaleza hoy dia, la investigación describe un nuevo enfoque para la detección avanzada que se ha facilitado al reunir una forma específica de nanocristal, o "SuperDot" con un tipo especial de fibra óptica que permite que la luz interactúe con volúmenes diminutos (nanoescala) de líquido.

"Hasta ahora, medir una sola nanopartícula habría requerido colocarla dentro de un microscopio muy voluminoso y costoso, "dice la profesora Tanya Monro, Director del Instituto de Fotónica y Detección Avanzada (IPAS) de la Universidad de Adelaida y Miembro Laureado Australiano ARC. "Por primera vez, hemos podido detectar una sola nanopartícula en un extremo de una fibra óptica desde el otro extremo. Eso abre todo tipo de posibilidades en la detección ".

"Utilizando fibras ópticas podemos llegar a muchos lugares, como el interior del cerebro humano vivo, junto a un embrión en desarrollo, o dentro de una arteria? ubicaciones que son inaccesibles para las herramientas de medición convencionales.

"Este avance, en última instancia, allana el camino para lograr avances en el tratamiento médico. Por ejemplo, medir la reacción de una célula en tiempo real a un medicamento contra el cáncer significa que los médicos pueden saber en el momento en que se administra el tratamiento si una persona está respondiendo o no a la terapia ".

El rendimiento de la detección a nivel molecular único se había visto limitado anteriormente tanto por una intensidad de señal insuficiente como por la interferencia del ruido de fondo. La fibra óptica especial diseñada en IPAS también resultó útil para comprender las propiedades de las nanopartículas. "Los científicos de materiales se han enfrentado a un gran desafío para aumentar el brillo de los nanocristales, "dice el Dr. Jin, Miembro ARC en los Laboratorios de Citometría Avanzada de la Universidad Macquarie. "Con estas fibras ópticas, sin embargo, se nos ha proporcionado información sin precedentes sobre las emisiones de luz. Ahora, Se pueden incorporar miles de emisores en un solo SuperDot, lo que crea un y nanocristales más fácilmente detectables ".

Bajo iluminación infrarroja, estos SuperDots producen selectivamente azul brillante, luz roja e infrarroja, con una asombrosa sensibilidad mil veces mayor que los materiales existentes. "Ni el vidrio de la fibra óptica ni otras moléculas biológicas de fondo responden al infrarrojo, de modo que eliminó el problema de la señal de fondo. Al excitar estos SuperDots pudimos reducir el límite de detección al nivel máximo:una sola nanopartícula, "dice Jin.

"La investigación transdisciplinaria de múltiples instituciones ha allanado el camino para este descubrimiento innovador, "dice Jin, "con la interfaz de expertos en nanomateriales, ingeniería fotónica, y fronteras biomoleculares ".

"Estos esfuerzos conjuntos beneficiarán en última instancia a los pacientes de todo el mundo, por ejemplo, nuestros socios industriales Minomic International Ltd y Patrys Ltd están desarrollando usos para SuperDots ™ en kits de diagnóstico de cáncer, detectando cantidades increíblemente bajas de biomarcadores en afecciones como el cáncer de próstata y mieloma múltiple ”. Macquarie ahora está buscando activamente otros socios industriales con la capacidad de desarrollar conjuntamente soluciones fuera de estos campos.