Un equipo de investigación interdisciplinario de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign ha desarrollado un nuevo material compuesto derivado de puntos cuánticos. Estas nanoplaquetas de lipoproteínas son absorbidas rápidamente por las células y retienen su fluorescencia, haciéndolos particularmente adecuados para obtener imágenes de células y comprender los mecanismos de las enfermedades.

"Los puntos cuánticos se están investigando ampliamente debido a su singularidad física, óptico, y propiedades electrónicas, "explicó Andrew M. Smith, profesor asistente de bioingeniería en Illinois. "Su característica más importante es brillante, Emisión de luz estable que se puede ajustar en una amplia gama de colores. Esto los ha hecho útiles para diversas aplicaciones como agentes de imagen y sondas moleculares en células y tejidos y como componentes emisores de luz de LED y televisores ".

"Estos estudios son el primer ejemplo de puntos cuánticos planos, llamadas nanoplaquetas, en sistemas biológicos, "dijo Smith, cuyo trabajo se publica en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense . "Hemos desarrollado una nanopartícula única que es plana, como un disco, y encapsulado dentro de una partícula biológica. Estos se derivan de puntos cuánticos y emiten luz de manera similar, sin embargo, tienen una gran cantidad de propiedades ópticas y estructurales interesantes debido a su forma. Sus propiedades de absorción y emisión de luz son más parecidas a las de los pozos cuánticos, que son capas delgadas que se utilizan para fabricar láseres. Descubrimos que estas partículas ingresan de manera única a las células muy rápidamente y las estamos usando como sensores en células vivas ".

"El nuevo material coloidal es un híbrido entre un pozo cuántico inorgánico y un nanodisco orgánico compuesto por fosfolípidos y lipoproteínas, "explicó Sung Jun Lim, becario postdoctoral en el grupo de investigación de Smith y primer autor del artículo, "Nanoplaquetas de lipoproteínas:brillantemente fluorescentes, Sondas de ion híbrido con entrada celular rápida. "" Los fosfolípidos se unen a las caras planas de la nanoplaqueta y las lipoproteínas se unen a los bordes curvos para atrapar de manera homogénea las partículas en materiales biocompatibles. Tienen estabilidad a largo plazo en tampones biológicos y soluciones con alto contenido de sal y son altamente fluorescentes, con un brillo comparable al de los puntos cuánticos cuando se mide en una solución o al nivel de una sola molécula en un microscopio ".

Según Smith, estas partículas son especialmente útiles para la formación de imágenes de una sola molécula, donde los puntos cuánticos han tenido el mayor impacto debido a su combinación única de alta tasa de emisión de luz y tamaño compacto. Los puntos cuánticos han permitido recientemente el descubrimiento de una serie de nuevos procesos biológicos relacionados con la salud y las enfermedades humanas.

"Creemos que las nuevas capacidades que brindan las nanoplaquetas son valiosas para obtener imágenes de moléculas y células biológicas, pero anteriormente era un desafío estabilizar estos nanocristales en medios biológicos porque sus dimensiones inusuales hacen que se peguen, agregar, y perder fluorescencia. Esta nueva clase de nanoplaquetas resuelve estos problemas y son estables en condiciones biológicas adversas porque están encapsuladas en lipoproteínas.

"Esperamos que este nuevo material compuesto revele, a nivel de una sola molécula, cómo interactúan los materiales planos con los sistemas biológicos, "Smith agregó." El hallazgo único de la entrada celular rápida sugiere que estos materiales pueden ser inmediatamente útiles para aplicaciones de etiquetado celular para permitir una codificación espectral altamente multiplexada de la identidad celular para que podamos rastrear las células cancerosas metastásicas en el cuerpo. También se ha descubierto que las formas únicas de nanopartículas son más eficientes para administrar fármacos a los tumores en comparación con las partículas esféricas estándar. por lo que también estamos explorando esto.