Проверено Эмили Хендерсон, бакалавр наук 4 ноября 2020 г.

Исследователи из Университета Канадзавы наблюдали излучение сине-зеленого света от водорастворимых молекул тетрафенилэтилена, адсорбированных на поверхности раздела жидкость-жидкость, адсорбированной фосфолипидом, которая напоминает биомембрану. Они обнаружили, что этим процессом можно обратимо управлять с помощью приложенного извне потенциала (напряжения), что открывает возможность для нового класса молекулярных зондов и систем адресной доставки лекарств.

Нацеленная доставка терапевтических препаратов или ДНК непосредственно в клетки имеет множество применений для лечения заболеваний, поэтому растет интерес к биомолекулам, которые напрямую взаимодействуют с клеточными мембранами. Эмиссия, индуцированная агрегацией (AIE), многообещающий метод с приложениями для функциональных материалов, оптоэлектроники и биомедицинской инженерии, представляет собой процесс, с помощью которого самоагрегаты могут становиться флуоресцентными после объединения вместе. Производные тетрафенилэтилена (ТПЭ) представляют собой молекулы в форме пропеллера с четырьмя фенильными кольцами, которые проявляют это свойство. По отдельности эти молекулы не являются флуоресцентными, потому что их фотовозбужденные состояния распадаются до основного состояния за счет не излучающих молекулярных колебаний или вращения. Однако, когда несколько из этих молекул объединяются вместе, они становятся флуоресцентными и излучают сине-зеленый свет.

Исследователи из Института науки и инженерии Университета Канадзавы изучили поведение АИЭ водорастворимых производных ТПЭ на поверхности искусственной клеточной мембраны, которая была образована путем самосборки молекул фосфолипидов, каждая из которых имеет гидрофильную (водолюбивую) ) «голова» и два гидрофобных (водобоязненных) «хвоста». Фосфолипиды также могут быть использованы для образования пузырьков, называемых везикулами, которые могут сливаться с мембранами живых клеток, доставляя лекарство или полезную нагрузку ДНК.

Возможные применения этой работы включают выборочную маркировку целевых везикул, содержащих фармацевтические препараты ».

Хирохиса Нагатани, старший автор исследования

Используя вольтамперометрию с переносом ионов и спектроскопию с поверхностно-чувствительной модуляцией, исследовательская группа смогла показать, что фазовый перенос и межфазная адсорбция заряженных молекул TPE происходят обратимо на основе приложенного потенциала. Это имитирует мембранный потенциал живых клеток, который играет решающую роль во многих физиологических процессах, включая перенос ионов и передачу нервных импульсов.

«Поведение под действием напряжения, которое мы наблюдали в простых водорастворимых молекулах, может иметь важное значение для разработки новых чувствительных датчиков мембранного потенциала для биомедицинских приложений», – объясняет Нагатани. «Наша система также может быть альтернативой чувствительным к напряжению красителям в качестве молекулярных зондов». Исследователи также отмечают возможность использования этой системы в качестве фотосенсибилизатора для фототерапии рака, при которой клетки можно избирательно маркировать для светового излучения.