俄勒岡大學(xué)的化學(xué)家們創(chuàng)造了一種新的熒光染料，它們?cè)谒邪l(fā)揮作用，僅根據(jù)碳和氫制成的圓形納米管的直徑發(fā)出顏色。

這個(gè)由6名成員組成的研究小組在8月30日在線(xiàn)發(fā)表于ACS Central Science雜志上的一篇開(kāi)放獲取論文中報(bào)道了這一發(fā)現(xiàn)，目前正在探索其在生物成像中的潛在用途。

該論文詳細(xì)介紹了合成的有機(jī)分子(稱(chēng)為納米鞘，最初不是水溶性的)是如何用化學(xué)側(cè)鏈操縱的，以使它們通過(guò)細(xì)胞膜并保持其在活細(xì)胞內(nèi)的顏色。

多年來(lái)，參與生物研究和醫(yī)學(xué)診斷的科學(xué)家依賴(lài)于稱(chēng)為熒光團(tuán)的化學(xué)化合物，其具有扁平結(jié)構(gòu)并在光激發(fā)時(shí)發(fā)出不同的顏色，以標(biāo)記特定的生物分子。圓形結(jié)構(gòu)提供新熒光特性的潛力遠(yuǎn)沒(méi)有那么深入。

研究報(bào)告的共同作者，UO部門(mén)教授拉梅什·賈斯蒂(Ramesh Jasti)說(shuō)，Nanohoops是碳納米管的短圓形切片，可以允許使用由單次激發(fā)觸發(fā)的多種熒光顏色，同時(shí)跟蹤活細(xì)胞中的多種活動(dòng)?；瘜W(xué)與生物化學(xué)學(xué)士，材料科學(xué)研究所成員。

“納米球的熒光調(diào)節(jié)方式與大多數(shù)常見(jiàn)的熒光團(tuán)不同，這表明在傳感應(yīng)用中使用這些納米氧染料有獨(dú)特的機(jī)會(huì)，”共同作者邁克爾普魯斯說(shuō)，他也是UO化學(xué)和生物化學(xué)系的教授。“這些染料在很寬的pH值范圍內(nèi)保持熒光，使它們?cè)诟鞣N酸性和堿性條件下都能發(fā)揮功能和穩(wěn)定的熒光團(tuán)。”

Jasti和Pluth實(shí)驗(yàn)室的研究人員合作進(jìn)行了這項(xiàng)研究，該研究由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)，國(guó)立衛(wèi)生研究院，斯隆基金會(huì)和卡米爾以及亨利德雷福斯基金會(huì)資助。

Jasti說(shuō)，nanohoops具有精確的原子組成。一旦化學(xué)側(cè)鏈由該研究的主要作者，Jasti實(shí)驗(yàn)室的博士生Brittany M. White設(shè)計(jì)，納米蹄就變得可溶并通過(guò)細(xì)胞膜自由通過(guò)，但沒(méi)有進(jìn)入特定的位置。

“像這些納米穗的圓形結(jié)構(gòu)比水平介質(zhì)更好地溶解在水性介質(zhì)中，”Jasti說(shuō)。“我們只是通過(guò)這樣做來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。它不是計(jì)劃的一部分。我們只是想以超純的方式制造碳納米結(jié)構(gòu)。它們產(chǎn)生的不同尺寸的明亮排放剛剛發(fā)生。這是一種納米級(jí)現(xiàn)象。”

下一步，共同作者，在Pluth實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員Yu Zhao，探討了納米鞘在細(xì)胞內(nèi)的位置，以及它們是否可以被引導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)的特定位點(diǎn)。添加的含有葉酸的側(cè)鏈導(dǎo)致納米棒進(jìn)入癌細(xì)胞。

“這一成功告訴我們，這些納米穗可以被販運(yùn)到不同類(lèi)型的細(xì)胞甚至細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞室，”Jasti說(shuō)。“這也表明它們可能用于醫(yī)療診斷甚至藥物輸送，因?yàn)槲覀兊膎anohoops可以輕松攜帶將進(jìn)入特定位置的小隔間。”

他補(bǔ)充說(shuō)，納米鞘的毒性水平與傳統(tǒng)使用的熒光染料沒(méi)有什么不同。

在一項(xiàng)新資助的項(xiàng)目中，Jasti正與波特蘭俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系的Xiaolin Nan合作，開(kāi)始在生物成像中使用納米鞘。該項(xiàng)目是2018年OHSU-UO協(xié)同種子補(bǔ)助計(jì)劃資助的10個(gè)項(xiàng)目。Pluth是該計(jì)劃中單獨(dú)種子補(bǔ)助金的接受者。

研究報(bào)告的共同作者，UO的化學(xué)和生物化學(xué)榮譽(yù)教授，OHSU奈特癌癥早期檢測(cè)高級(jí)研究中心的杰出科學(xué)家，研究報(bào)告的共同作者Bruce P. Branchaud說(shuō)：“我們之前在染料化學(xué)領(lǐng)域看不到這些納米棒。”癌癥研究所。

“所有其他染料都是扁平的，而這些納米穗是非平面圓形，”他說(shuō)。“它們獨(dú)特的結(jié)構(gòu)提供了我們打算開(kāi)發(fā)和利用的獨(dú)特性質(zhì)，為化學(xué)生物學(xué)，生物技術(shù)，生物醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)做出了重大貢獻(xiàn)。”