p A marcação de biomoléculas com nanopartículas emissoras de luz é uma técnica poderosa para observar o movimento celular e sinalizar sob realismo, condições in vivo. O pequeno tamanho dessas sondas, Contudo, frequentemente limita suas capacidades ópticas. Em particular, muitas nanopartículas têm problemas para produzir luz de alta energia com comprimentos de onda na faixa do violeta ao ultravioleta, que pode desencadear reações biológicas críticas. p Agora, uma equipe internacional liderada por Xiaogang Liu do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais e da Universidade Nacional de Cingapura descobriu uma nova classe de nanocristais de terras raras que preservam a energia excitada dentro de sua estrutura atômica, resultando em emissões de violeta incomumente intensas.

p Nanocristais infundidos seletivamente, ou 'dopado', com íons de terras raras têm atraído a atenção de pesquisadores, devido à sua baixa toxicidade e capacidade de converter luz laser de baixa energia em emissões de luminescência de cor violeta - um processo conhecido como conversão ascendente de fótons. Os esforços para melhorar a intensidade dessas emissões têm se concentrado em dopantes de terras raras de itérbio (Yb), pois são facilmente excitáveis ​​com lasers padrão. Infelizmente, quantidades elevadas de dopantes Yb podem diminuir rapidamente, ou 'extinguir', a luz gerada.

p Esta extinção provavelmente surge da migração de longo alcance de estados de energia excitados por laser de Yb em direção a defeitos no nanocristal. A maioria dos nanocristais de terras raras tem distribuições de dopante relativamente uniformes, mas Liu e colegas de trabalho consideraram que um arranjo de cristal diferente - aglomerando dopantes em matrizes multiatômicas separadas por grandes distâncias - poderia produzir estados excitados localizados que não sofrem extinção migratória.

p A equipe examinou vários nanocristais com diferentes simetrias antes de descobrir um material que atendia aos seus critérios:um cristal de fluoreto de potássio dopado com Yb e terras raras de európio (KYb2F7:Eu). Experimentos revelaram que os 'clusters de energia' isolados de Yb dentro deste nanocristal em forma de pílula (veja a imagem) permitiram concentrações de dopante substancialmente mais altas do que o normal - Yb representou até 98 por cento da massa do cristal - e ajudou a iniciar a conversão ascendente multifotônica que produziu luz violeta com uma intensidade oito vezes maior do que a vista anteriormente.

p Os pesquisadores então exploraram as aplicações biológicas de seus nanocristais, usando-os para detectar fosfatases alcalinas, enzimas que freqüentemente indicam doenças ósseas e hepáticas. Quando a equipe trouxe os nanocristais para perto de uma reação catalisada por fosfato alcalino, eles viram as emissões de violeta diminuir em proporção direta a um indicador químico produzido pela enzima. Essa abordagem permite a detecção rápida e sensível dessa biomolécula crítica em níveis de concentração em microescala.

p "Acreditamos que os aspectos fundamentais dessas descobertas - que as estruturas cristalinas podem influenciar muito as propriedades de luminescência - podem permitir que os nanocristais de conversão ascendente superem os biomarcadores fluorescentes convencionais, "diz Liu.