(PhysOrg.com) - Rohit Bhargava, da Universidade de Illinois, apresentou uma nova classe intrigante de sondas moleculares para pesquisas biomédicas chamadas nanoLAMPs. Ao contrário da maioria das sondas usadas em biomedicina ou outros tipos de pesquisa, eles não requerem corantes ou fluorescência, mas, como uma lâmpada de casa comum, eles precisam de um interruptor de luz para iluminar o mundo molecular.

Bhargava e seus colaboradores desenvolveram os nanoLAMPs, que significa Nano-Layered Metal-dielectric Particles, para resolver um problema na pesquisa biomédica:a incapacidade de medir várias moléculas simultaneamente com um alto grau de precisão e confiabilidade.

"Este método, em princípio, nos permitirá obter imagens de centenas de espécies moleculares quantitativamente a partir de uma única molécula até qualquer limite, ”Bhargava disse.

Além disso, diferentes moléculas repórter podem ser incorporadas nos nanoLAMPs, proporcionando a capacidade de obter resultados diferentes e outra razão pela qual as sondas têm um grande potencial para uso em pesquisas biomédicas, especialmente para fins de imagem biomédica.

“Temos uma capacidade quase ilimitada com este design para inserir qualquer molécula e usá-la como um marcador, ”Disse Bhargava, pesquisador do Instituto Beckman de Illinois. “Não precisamos que seja um corante ou molécula fluorescente, mas só precisa mudar a estrutura molecular do repórter. ”

O grupo de Bhargava publicou o primeiro artigo sobre o método em 3 de agosto, Edição de 2010 da Proceedings of the National Academy of Sciences . O novo método usa uma técnica espectroscópica existente chamada espalhamento Raman aprimorado por superfície (SERS) e usa partículas dielétricas de metal com nano camadas que se acendem quando expostas à luz laser.

Bhargava disse que o aspecto inovador desse método é que ele é capaz de superar as deficiências encontradas no SERS por meio do projeto da estrutura em nanoescala de LAMPs usando a teoria eletromagnética clássica e estratégias de computação avançadas.

Os nanoLAMPS foram criados com um exclusivo concêntrico, estrutura multicamadas que permite o ajuste fino do campo elétrico ao redor de uma molécula. Eles aplicaram a teoria eletromagnética fundamental para prever o campo elétrico, em seguida, usou algoritmos e o poder de computação do National Center for Supercomputing Applications (NCSA) em Illinois para otimizar estruturas para aprimoramento de Raman.

“É um projeto inteligente de nanoestruturas baseado em uma física muito fundamental, ”Bhargava disse.

Os nanoLAMPS também têm a vantagem de eliminar os efeitos químicos observados com as técnicas de aprimoramento SERS, permitindo uma modelagem mais precisa.

“A parte única neste artigo é que ignoramos completamente o aprimoramento químico ao desacoplar a molécula da superfície, ”Bhargava disse. "Em vez de, incorporamos a molécula na camada dielétrica entre as camadas de metal. Como consequência, muito, muito poucas moléculas estão realmente perto da superfície; eles estão todos na camada dielétrica. Isso significa que podemos eliminar completamente o efeito químico e contar apenas com o efeito eletromagnético para aprimoramento. ”

Os nanoLAMPs têm um link de reconhecimento que conecta a molécula alvo à multicamadas, estrutura semelhante a cebola contendo a molécula repórter. Uma luz laser é usada para excitar as nanopartículas e adquirir sinais da molécula alvo. Os nanoLAMPs podem produzir produtos confiáveis, medições quantitativas de uma única molécula ou de centenas de moléculas, e de várias espécies. As partículas usadas são projetadas para serem estáveis ​​e não irão se deteriorar com o tempo, e metais diferentes ou mesmo corantes podem ser usados ​​neles.

“É uma plataforma incrivelmente flexível, ”Bhargava disse. “Ele permite que você obtenha imagens de qualquer espécie molecular, apresenta muitos caminhos para a fabricação, e você pode colocar qualquer corante que quiser, qualquer repórter, use quase qualquer metal que você quiser. ”

Bhargava disse que a sigla LAMPs é apropriada.

“Lâmpadas iluminam o caminho para‘ ver ’moléculas e a capacidade está sempre ligada, mas você tem que acertá-lo com um feixe de luz para obter uma resposta de volta, " ele disse. “É como apertar um botão quando você direciona um laser sobre ele.”