p (Phys.org) —A acidez (pH) e suas mudanças desempenham um papel importante em muitos processos fisiológicos, incluindo o enovelamento de proteínas, e podem atuar como indicadores de câncer. No jornal Angewandte Chemie , Pesquisadores americanos agora introduziram um sensor de pH não convencional que torna possível monitorar mudanças nos valores de pH em células vivas por longos períodos de tempo, com resolução espacial anteriormente inalcançável. Isso é possível através da combinação de nanocristais fluorescentes com "braços" moleculares móveis que podem se dobrar ou se desdobrar dependendo do pH de seu ambiente. p Endossomos, organelas celulares que desempenham um papel no transporte dentro das células, experimentam uma queda considerável em seu valor de pH à medida que amadurecem. Isso foi observado pela equipe que trabalha com Moungi G. Bawendi no Massachusetts Institute of Technology (MIT), em Cambridge, usando um novo sensor de pH nanoscópico e um microscópio de fluorescência. O segredo do sucesso está no design não convencional do sensor:um "braço" molecular móvel conecta um nanocristal fluorescente verde a um corante fluorescente vermelho. Os nanocristais são partículas de materiais semicondutores que facilmente transferem a energia da luz que absorvem para os corantes fluorescentes através de um mecanismo livre de radiação (transferência de energia de ressonância de fluorescência, ou FRET). Isso faz com que o corante fique fluorescente - desde que ambos os parceiros FRET estejam próximos o suficiente um do outro.

p A distância entre o nanocristal e o corante é controlada dobrando e desdobrando o braço molecular no nano sensor de pH - e esse movimento depende do pH. O braço consiste em um pedaço de DNA de fita dupla e um pedaço de DNA de fita simples. Conforme a concentração de íons H + aumenta, o mesmo acontece com a tendência de formar uma "fita tripla", em que a fita simples se encaixa na ranhura da fita dupla, fazendo com que o braço se dobre. Este "movimento do braço" ocorre na faixa fisiologicamente importante em torno de pH 7 e é muito sensível à menor mudança.

p Em valores de pH mais altos, o braço está esticado e os parceiros FRET estão muito distantes um do outro para que ocorra a transferência de energia. O nanocristal emite fluorescência verde e o corante não apresenta fluorescência. Conforme o pH fica mais baixo, o braço se dobra o suficiente para permitir a transferência de energia FRET. A fluorescência verde do nanocristal diminui e o corante começa a brilhar em vermelho. Como essa técnica mede a proporção de fluorescência verde para vermelha em vez de um valor absoluto, variações na intensidade não fazem diferença. O sensor, portanto, tem uma referência interna.

p Neste tipo de sensor, o "testador de pH" real e o dispositivo de sinalização óptica são dois componentes separados. Ao substituir o testador de pH por um braço molecular que responde a um analito diferente, deve ser possível usar o mesmo princípio e o mesmo dispositivo de sinalização óptica para construir sensores para outras moléculas alvo.

p Os nanocristais fluoróforos têm causado muita excitação em vários campos por causa de suas atraentes propriedades ópticas. Os nanocristais oferecem propriedades superiores em comparação com os fluoróforos moleculares tradicionais, em particular em biologia, onde eles podem ajudar a revelar o funcionamento interno da célula. Contudo, converter esses novos nanomateriais em sensores fluorescentes tem se mostrado difícil. O conceito de aproveitar uma mudança conformacional molecular para criar um sensor é novo para sensores nanocristais e pode provar uma solução geral para o problema de fazer sensores a partir de nanocristais.