Pesquisadores da Universidade de Kanazawa monitoraram a emissão de luz azul-esverdeada de moléculas de tetrafenileteno solúveis em água adsorvidas em uma interface líquido-líquido adsorvida por fosfolipídio feita para se assemelhar a uma biomembrana. Eles descobriram que o processo poderia ser controlado de forma reversível por um potencial aplicado externamente (voltagem), o que abre a possibilidade para uma nova classe de sondas moleculares e sistemas de entrega de drogas direcionados.

A entrega direcionada de drogas terapêuticas ou DNA diretamente para as células tem muitos usos para o tratamento de doenças, portanto, há um interesse crescente em biomoléculas que interagem diretamente com as membranas celulares. Emissão induzida por agregação (AIE), uma técnica promissora com aplicações para materiais funcionais, optoeletrônica, e engenharia biomédica, é um processo pelo qual os auto-agregados podem se tornar fluorescentes ao serem empilhados. Derivados de tetrafenileteno (TPE) são moléculas em forma de hélice com quatro anéis fenil que exibem esta propriedade. Individualmente, essas moléculas são não fluorescentes, porque seus estados fotoexcitados decaem para o estado fundamental por meio de vibração ou rotação molecular não emissiva. Contudo, quando várias dessas moléculas se agregam, eles se tornam fluorescentes e emitem luz verde-azulada.

Pesquisadores do Instituto de Ciência e Engenharia da Universidade de Kanazawa estudaram o comportamento AIE de derivados de TPE solúveis em água em uma superfície de membrana celular artificial que foi formada por automontagem de moléculas de fosfolipídios, em que cada uma tem uma 'cabeça' hidrofílica (que ama a água) e duas 'caudas' hidrofóbicas (temente à água). Os fosfolipídios também podem ser usados ​​para fazer bolhas chamadas vesículas, que podem se fundir com as membranas das células vivas para fornecer uma droga ou carga útil de DNA. "As aplicações potenciais deste trabalho incluem a rotulagem seletiva de vesículas direcionadas contendo drogas farmacêuticas, "diz a autora sênior do estudo, Hirohisa Nagatani.

Usando voltametria de transferência de íons e espectroscopia de modulação sensível à superfície, a equipe de pesquisa foi capaz de mostrar que a transferência de fase e a adsorção interfacial de moléculas de TPE carregadas ocorreram reversivelmente com base em um potencial aplicado. Isso imita o potencial de membrana das células vivas, que desempenha um papel crucial em muitos processos fisiológicos, incluindo transporte de íons e transmissão de impulso nervoso. "O comportamento induzido por voltagem que observamos em moléculas simples solúveis em água pode ser importante para o desenvolvimento de novas sondas sensíveis de potencial de membrana para aplicações biomédicas, ", explica Nagatani." Nosso sistema também pode ser uma alternativa aos corantes sensíveis à voltagem como sondas moleculares. "Os pesquisadores também observam a possibilidade de usar este sistema como fotossensibilizador para fototerapia do câncer, em que as células podem ser marcadas seletivamente para radiação de luz.