Noves nanopartícules fluorescents per veure allò invisible als ulls
Investigadores i investigadors del grup Nanomol de l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), de la xarxa CIBER-BBN i de la ICTS Nanbiosis U6, i membres de la xarxa TECNIO d’ACCIÓ, juntament amb el New Jersey Institute of Technology i la Universitat de Parma han desenvolupat un nou nanomaterial per bioimatge.
28/05/2020
Els resultats de l’estudi son fruit del projecte TECNIOspring PLUS cofinançat per ACCIO i la Comissió Europea.
És ben cert que és molt difícil entendre què passa al nostre organisme si som incapaços de visualitzar-ho. Per exemple, en l’actualitat sabem que les cèl·lules tumorals tenen la capacitat de créixer sense control gràcies a diverses tècniques microscòpiques que ens han permès ampliar-les fins a tal punt, que som capaços de veure perfectament cada cèl·lula. El disseny de microscopis i l’enginyeria òptica i electrònica que hi ha al darrere ha avançant molt ràpidament en els últims anys, de fet el premi Nobel de Química del 2014 es va atorgar als investigadors Eric Betzig, William E. Moerner i Stefan Hell, pel desenvolupament de microscòpia de fluorescència de super-resolució. Aquests avenços han permès veure fins i tot allò que hi ha al interior de les cèl·lules, arribant a l’escala nanomètrica amb molta resolució.
Ara bé, què passa quan no som capaços de veure allò que busquem? És aquí on entren en joc les sondes fluorescents, molècules que proporcionen un senyal, emetent llum a certa longitud d’ona un cop son excitades. Aquestes sondes han de complir una sèrie de requisits, entre els quals destaquen: tenir una lluminositat o brillantor elevada, ser totalment biocompatibles, i tenir una elevada fotoestabilitat i dispersabilitat en medis fisiològics.
El grup Nanomol ha desenvolupat unes noves sondes fluorescents, en concret nanopartícules orgàniques fluorescents (FONs de les seves inicials amb anglès). Aquestes noves FONs es basen en Quatsomes (QSs), unes nanovesícules produïdes pel mateix grup través d'una tecnologia sostenible (Delos-susp, Nanomol Technologies SL), les quals estan carregades amb fluoròfors o molècules fluorescents – en concret dos tipus de carbocianines. Les nanopartícules tenen un diàmetre mitjà de 120 nm i han demostrat una bona biocompatibilitat i una elevada estabilitat tant en el temps com un cop exposades a irradiació d’alta potència com els làsers.
"És especialment rellevant la brillantor que s’ha aconseguit: aquestes noves nanovesícules fluorescents son unes 100 vegades més brillants que altres nanopartícules fluorescents comercials, com per exemple els Quantum Dots, permetent així l’adquisició d’imatges d’alta qualitat” explica la Judit Morla-Folch, investigadora postdoctoral al grup Nanomol a l’ICMAB, i primera autora de l’estudi, publicat a la revista ACS Appl. Mater. Interfaces.
A més a més, aquestes nanopartícules tenen una altre singularitat, i és que experimenten transferència d'energia de ressonància de Förster, habitualment abreujat com FRET per les seves sigles en anglès. Aquest fenomen permet millorar l’adquisició d’imatges ja que es redueix significativament l’auto absorció i per tant, el soroll de fons durant la bioimatge. A més, l’efecte FRET permet monitoritzar la integritat de la nanopartícula, un gran avantatge per aplicacions biomèdiques on és necessari saber quan la nanovesícula es manté sencera o es desintegra.
En conjunt, els FONs fluorescents desenvolupats pel grup Nanomol del ICMAB-CSIC en col·laboració amb el NJIT (USA) i la UNIPR (Itàlia) constitueixen una prometedora plataforma per bioimatge i pel disseny de kits de diagnòstic mèdic.