Флуоресцентные органические наночастицы превосходят существующие методы для долгосрочного отслеживания живых клеток

Исследовательская группа из Азии разработала метод отслеживания (трассировки) клеток, который преодолевает ограничения существующих подходов. Эти флуоресцентные органические трассеры предоставят учёным неинвазивный инструмент для длительного наблюдения за биологическими процессами. Применения включают отслеживание канцерогенеза или прогресса таких вмешательств, как терапия стволовыми клетками.

Бин Лю и Бен Чжун Тан из Института исследования и разработки материалов A*STAR в Сингапуре и их коллеги создали зонды, состоящие из небольшого числа агрегирующих молекул. Агрегация означает, что зонды обладают более детектируемой флуоресценцией и меньшей утечкой по сравнению с одно-молекулярными зондами. Важно, что трассеры команды демонстрируют стабильную флуоресценцию без "мигания" и не содержат токсичных для живых систем тяжёлых металлов.

По сравнению с существующими неорганическими аналогами, углеродные трассеры команды демонстрируют большую химическую стабильность и улучшенную биосовместимость с биохимией клетки. Они также более устойчивы к фотообесцвечиванию и не мешают нормальным биохимическим процессам. Кроме того, флуоресцентные сигналы зондов не перекрываются с естественной автофлуоресценцией клеток.

Эти трассеры являются примерами "квантовых точек", так как состоят из небольшого числа молекул, чьи оптические характеристики зависят от квантово-механических эффектов. Технически они называются точками с индуцированной агрегацией эмиссией (AIE dots), поскольку становятся фотостабильными и высокоэффективными флуоресцентными эмиттерами при агрегации своих компонентных молекул.

Сборка AIE точек началась с синтеза органической молекулы 2,3-бис(4-(фенил (4-(1,2,2-трифенилвинил)фенил)амино) фенил)фумаронитрила (TPETPAFN), которую затем инкапсулировали в нерастворимую липидную матрицу. Затем к точкам присоединили небольшие пептидные молекулы, полученные из вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), чтобы использовать их способность обеспечивать эффективное поглощение AIE точек живыми клетками.

"Наши AIE точки могли отслеживать изолированные клетки рака молочной железы человека in vitro в течение 10–12 поколений и клетки глиомы in vivo у мышей в течение 21 дня, — говорит Лю. — Они превосходят существующие коммерческие неорганические квантовые точки и открывают новый путь в разработке передовых флуоресцентных зондов для наблюдения за такими биологическими процессами, как канцерогенез, трансплантация стволовых клеток и другие клеточные терапии".

Будущая работа команды будет направлена на расширение применения органических трассеров для их использования совместно с методами магнитно-резонансной и ядерной визуализации.