Hal ini membantu - bahkan menyelamatkan nyawa - untuk memiliki tanda peringatan sebelum sebuah sistem struktur gagal, namun, ketika hanya sistem itu beberapa nanometer dalam ukuran, memiliki tanda yang mudah dibaca adalah sebuah tantangan. Sekarang, berkat sedikit cerdas desain molekul oleh University of Pennsylvania dan Universitas Duke bioengineers dan ahli kimia, peringatan tersebut dapat datang dalam bentuk perubahan warna yang sederhana.

Penelitian dilakukan oleh profesor Daniel Hammer dan mahasiswa pascasarjana Neha Kamat dan Laurel Musa dari Departemen Bioengineering di Penn Sekolah Teknik dan Sains Terapan. Mereka bekerja sama dengan profesor Ivan Dmochowski dan mahasiswa pascasarjana Zhengzheng Liao dari Departemen Kimia di Penn Sekolah Seni dan Ilmu Pengetahuan, serta profesor Michael Therien dan mahasiswa pascasarjana Jeff Rawson dari Duke.

Pekerjaan mereka diterbitkan dalam jurnal Proceeding of National Academy of Sciences.

Pekerjaan peneliti melibatkan dua molekul: porfirin, kelas pigmen alami terjadi, dan polymersomes, kapsul artifisial direkayasa yang dapat membawa muatan molekul dalam interior berongga mereka. Dalam hal ini, Kamat dan Liao hipotesis bahwa polymersomes dapat digunakan sebagai sensor stres jika membran mereka tertanam dengan jenis tertentu memancarkan cahaya-porfirin.

Para peneliti Penn bekerja sama dengan laboratorium Therien, dimana porfirin awalnya dikembangkan, untuk merancang polymersomes yang bertabur dengan cahaya memancarkan molekul. Ketika cahaya bersinar pada polymersomes ini diberi label, yang porfirin menyerap cahaya dan kemudian melepaskannya pada panjang gelombang tertentu, atau warna. Porfirin lab Therien itu memainkan peran penting dalam menggunakan polymersomes sebagai stres sensor , karena konfigurasi dan konsentrasi mengontrol pelepasan cahaya.

"Ketika Anda paket ini porfirin dalam lingkungan terbatas, seperti membran polymersome, Anda dapat memodulasi emisi cahaya dari molekul," kata Hammer. "Jika Anda menempatkan tekanan pada lingkungan terbatas, Anda mengubah konfigurasi porfirin, dan, karena rilis optik mereka terkait dengan konfigurasi mereka, Anda dapat menggunakan rilis optik sebagai ukuran langsung dari stres pada lingkungan."

Misalnya, polymersomes berlabel bisa disuntikkan ke dalam aliran darah dan berfungsi sebagai proxy untuk tetangga sel-sel darah merah. Baik sebagai sel-sel dan polymersomes perjalanan melalui suatu penyumbatan arteri, misalnya, para ilmuwan akan dapat lebih memahami apa yang terjadi pada membran sel darah dengan membuat kesimpulan dari pengukuran stres label.

Para peneliti dikalibrasi polymersomes dengan menundukkan mereka untuk beberapa jenis tegangan terkontrol - ketegangan dan panas, antara lain - dan mengukur perubahan warna mereka. Perubahan gradasi dari spektrum inframerah dekat, sehingga pengukuran harus dilakukan oleh komputer, bukan mata telanjang. Cepat memajukan teknologi pemindaian tubuh, yang menggunakan cahaya daripada magnet atau radiasi, sangat cocok untuk pendekatan ini.

Kemajuan lain dalam kedokteran dapat bermanfaat, juga. Sebagai mutakhir pendekatan farmasi sudah menggunakan teknologi molekul yang sama, para peneliti 'porfirin sistem pelabelan dapat diintegrasikan ke dalam obat-membawa polymersomes.

"Ini jenis alat dapat digunakan untuk memantau pemberian obat, misalnya," kata Kamat. "Jika kita memiliki cara untuk melihat bagaimana menekankan wadah dari waktu ke waktu, kita tahu berapa banyak obat telah keluar."

Dan, meskipun peneliti memilih polymersomes direkayasa karena berbagai stres mereka dapat bertahan, teknik pelabelan stres-sama segera dapat diterapkan secara langsung ke jaringan alami.

"Satu aplikasi masa depan untuk ini adalah dengan menggunakan pewarna seperti ini porfirin tetapi mencakup mereka secara langsung dalam membran sel," kata Kamat. "Tidak seorang pun telah melihat tegangan intrinsik dalam membran sehingga molekul-molekul ini akan sempurna untuk pekerjaan itu."

Disediakan oleh University of Pennsylvania ( berita : web )