Innowacyjne barwniki pomogą zajrzeć w głąb komórki

Emitują silne czerwone światło i ułatwiają badanie najdrobniejszych struktur komórkowych. Nowe, stabilne barwniki fluorescencyjne opracowali naukowcy z Instytutu Chemii Organicznej PAN. Dają one szansę na obserwację np. białek związanych z chorobą Parkinsona czy Alzheimera.

Badania sfinansowała Fundacja na rzecz Nauki Polskiej, a wyniki opublikowało prestiżowe czasopismo „Angewandte Chemie”.

20200716_zespol_Gryko_IChO_PAN_1000px.jpg

Na zdjęciu zespół prof. Daniela Gryko

Pomocne barwniki

Polacy stworzyli barwniki we współpracy z chemikami z Francji i z Niemiec. Zawierają one tzw. grupy nitrowe, które uważano wcześniej za tłumiące fluorescencję, a nie ją wspomagające. „Istotą badania było odkrycie sposobu, dzięki któremu barwniki, które posiadają grupy nitrowe, zachowują zarówno trwałość, jak i fluorescencję” – tłumaczy kierownik projektu prof. Daniel Gryko, dyrektor Instytutu Chemii Organicznej PAN.

Jak to działa?

Barwniki pomogą w obserwacji obiektów pod mikroskopami fluorescencyjnymi, które mają dużo większą rozdzielczość niż klasyczne urządzenia. Jedną z technik mikroskopii fluorescencyjnej jest STED. W 2014 roku jej twórców uhonorowano Nagrodą Nobla.

Dzięki STED można zobaczyć np. drogę, którą podążają w komórce pojedyncze białka. Warto podkreślić: w żywej komórce. Precyzyjnych obserwacji dostarczają bowiem również mikroskopy elektronowe, ale w nich można „podglądać” tylko martwe obiekty. STED daje zaś wgląd w naturalne procesy zachodzące w organizmach.

Dlaczego czerwony?

Do prowadzenia obserwacji za pomocą mikroskopu fluorescencyjnego niezbędne są cząsteczki posiadające zdolność fluorescencji. Opracowane w instytucie PAN barwniki emitują czerwone światło. To właśnie czerwona fluorescencja pozwala zajrzeć w głąb komórki.

„To, ile zobaczymy w głębiej położonych tkankach, zależy m.in. od tego, ile laserowego światła [z mikroskopu – red.] zostanie zaabsorbowane zanim dotrze do naszego barwnika. Czerwony kolor to ten, który jest absorbowany przez mniejszą liczbę naturalnych związków chemicznych obecnych w żywych tkankach. Do tego ma większą długość fali, co oznacza mniejsze rozpraszanie przed dotarciem do celu” – dodaje prof. Gryko.

W czym pomaga świecenie?

Fluorescencja to szeroko wykorzystywana przez ludzi właściwość związków chemicznych. Począwszy od zakreślaczy, przez techniki zabezpieczania banknotów, po popularne wyświetlacze telefonów komórkowych i tabletów (diody OLED). Związki fluorescencyjne są też pomocne w biologii molekularnej i diagnostyce medycznej.

Źródło informacji: Instytut Chemii Organicznej PAN, Fundacja na rzecz Nauki Polskiej

Źródło zdjęcia: Instytut Chemii Organicznej PAN