Um novo tipo de sonda fluorescente não tóxica pode tornar muito mais fácil detectar o pH baixo em células vivas.

O corpo humano está envolvido em uma caminhada constante na corda bamba para manter o pH correto, porque quando o equilíbrio ácido-alcalino de nossas células dá errado, pode dar muito errado.

PH anormal - em particular, anormalmente baixo, pH ácido - é um marcador para doenças que vão desde a fibrose cística, acidente vascular cerebral e artrite reumatóide para câncer e Alzheimer. Agora, O químico da Universidade Tecnológica de Michigan, Haiying Liu, desenvolveu novas ferramentas que podem tornar muito mais fácil detectar o pH baixo em células vivas. A descoberta é o foco de um novo estudo publicado em Sensores ACS .

Medindo Acidez

Para medir o pH, pesquisadores e pessoal médico usam corantes fluorescentes, chamados sondas, que brilham em condições ácidas quando ativados por luz fluorescente. As sondas são usadas para diagnóstico por imagem - para visualizar os vasos sanguíneos e o trato digestivo, por exemplo - e eles podem ajudar os cirurgiões a remover o tecido doente, incluindo tumores. Contudo, essas sondas não são perfeitas.

Os problemas decorrem da luz de alta energia de que precisam para apresentar fluorescência. A luz nesses comprimentos de onda não liga apenas a sonda; também pode fazer com que estruturas biológicas brilhem como bastões luminosos. Essa autoluminescência torna difícil dizer a diferença entre a sonda e os tecidos circundantes. A luz de alta energia pode até danificar as células e fazer com que o brilho inicial da sonda desapareça na escuridão, um processo denominado fotodegradação.

Para corrigir esses problemas, você precisaria de uma sonda que funcione em baixa energia, luz quase infravermelha. Então, o professor de química Liu e sua equipe desenvolveram dois deles.

Essas sondas têm muito a seu favor. Eles não estão sujeitos a fotodegradação e autoluminescência. Mais, uma vez que a luz infravermelha pode penetrar profundamente nos tecidos, eles poderiam dar aos cientistas e médicos uma visão melhor do interior do corpo.

Doce e fluorescente

A química das duas sondas foi inspirada na rodamina, que tem sido usado em aplicações de biotecnologia por décadas. "Mas o problema com a rodamina é que ela pode danificar as células, "Liu disse." Precisávamos de uma sonda que fosse compatível com tecidos vivos. "

Então, A equipe de Liu adoçou suas sondas de próxima geração com um açúcar simples encontrado em muitas frutas:manose. “Introduzimos o açúcar para tornar as sondas solúveis em água e menos tóxicas, "disse Liu." Isso os ajuda a penetrar nas membranas celulares e os torna muito mais amigáveis. "

A equipe de Liu projetou suas sondas para emitir luz de duas maneiras diferentes. Primeiro, eles fluorescem da maneira convencional quando expostos à luz infravermelha próxima. Além disso, eles brilham no espectro infravermelho próximo a energias ainda mais baixas, graças a um tipo diferente de resposta química chamada luminescência de conversão ascendente de freqüência de fóton único (FUCL).

Os testes em ambos os tipos de luz têm sido promissores, mostrando que ambas as sondas são altamente sensíveis ao pH e muito suaves para as células vivas, mesmo em altas concentrações. Embora as sondas sejam quimicamente semelhantes, um é ligeiramente mais sensível ao pH em culturas de células.

Próximo, Liu vai estudar o quão bem eles detectam baixo pH em camundongos, na esperança de que as sondas possam ajudar no avanço da ciência médica e até mesmo salvar vidas.

Um artigo sobre o trabalho deles "Sondas luminescentes para detecção sensível de mudanças de pH em células vivas por meio de dois canais de luminescência no infravermelho próximo, "foi publicado online em 27 de junho em Sensores ACS .