Bioobrazowanie to robienie zdjęć komórek i tkanek. Służy do podglądania, gdzie trafiają leki, jak zachowują się komórki, czy pojawia się stan zapalny. Fizycy badają nanocząsteczki, które ułatwią śledzenie drogi leków w organizmie, bo świecą.

Podczas bioobrazowania najczęściej korzysta się z świecących „etykiet” (sond), które przyczepia się do cząsteczek lub komórek. Trudności są dwie: tkanki same lekko świecą (autofluorescencja), a dodatkowo rozpraszają światło, przez co obraz traci kontrast. W idealnym scenariuszu naukowcy by chcieli aby znacznik („etykieta”) dawała mocny, czysty sygnał i działał przewidywalnie w obecności białek krwi, bo to z nimi styka się jako pierwszymi.

Tu pojawia się zjawisko PersL – świecenie nanocząstek (ZnGa2O4:Cr3+), które niczym we fluorescencyjnych naklejkach trwa po wyłączeniu podświetlenia.

Najpierw znacznik ładowany jest światłem, a potem obraz zbierany jest w ciemności, gdy tło z tkanek jest minimalne. Dodatkową zaletę mają substancje wytwarzające to promieniowanie w tzw. oknie biologicznym, czyli podczerwieni (ok. 700–950 nm): takie światło łatwiej przechodzi przez tkanki. Jednym z najlepiej rokujących materiałów PersL są nanocząstki ZnGa2O4 domieszkowane chromem (ZGO:Cr3+), które świecą właśnie w tej okolicy i są dodatkowo bardzo stabilne chemicznie. Można je też odczytać ponownie pobudzając tkankę słabym światłem (optycznie stymulowana luminescencja), co wydłuża czas pracy znacznika.

Autorzy badania z Instytutu Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych we Wrocławiu, we współpracy z zespołami z Francji i Belgii sprawdzili, jak ZGO:Cr3+ zachowuje się przy kontakcie z albuminą – najpopularniejszym białkiem krwi (użyto modelowej albuminy bydlęcej, BSA).

Kolejne kroki fizyków, to testy z innymi białkami surowicy, kontrola naturalnej „korony białkowej” tworzącej się na cząstkach oraz badania w bardziej złożonych układach biologicznych.

Więcej o projekcie opisanym w „Journal of Molecular Structure” (doi: 10.1016/j.molstruc.2025.144081) w serwisie Nauka w Polsce – naukawpolsce.pl.

(oprac. jkg)

Fot. Pixabay/PublicDomainPictures