El cuerpo humano participa en una caminata constante por la cuerda floja para mantener el pH correcto, porque cuando el equilibrio ácido-alcalino de nuestras células sale mal, puede salir mal a lo grande.
El pH anormal, en particular, el pH ácido anormalmente bajo, es un marcador de enfermedades que van desde fibrosis quística, accidente cerebrovascular y artritis reumatoide hasta cáncer y Alzheimer. Ahora, el químico de la Universidad Tecnológica de Michigan, Haiying Liu, ha desarrollado nuevas herramientas que podrían haceres mucho más fácil detectar un pH bajo en las células vivas. El descubrimiento es el foco de un nuevo estudio financiado por el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de los Institutos Nacionales de Salud y publicado en sensores ACS .
Para medir el pH, los investigadores y el personal médico usan tintes fluorescentes, llamados sondas, que brillan en condiciones ácidas cuando se activan con luz fluorescente. Las sondas se utilizan para obtener imágenes de diagnóstico, para visualizar los vasos sanguíneos y el tracto digestivo, por ejemplo.y pueden ayudar a los cirujanos a eliminar el tejido enfermo, incluidos los tumores. Sin embargo, estas sondas no son perfectas.
Los problemas provienen de la luz de alta energía que necesitan para fluorescer. La luz en estas longitudes de onda no solo enciende la sonda; también puede hacer que las estructuras biológicas brillen como barras luminosas. Esta autoluminiscencia hace que sea difícil distinguir la diferencia entresonda y tejidos circundantes. La luz de alta energía puede incluso dañar las células y hacer que el brillo inicial de la sonda se desvanezca en la oscuridad, un proceso llamado foto-blanqueo.
Para solucionar estos problemas, necesitaría una sonda que funcione con luz de infrarrojo cercano de baja energía. Entonces, el profesor de química Liu y su equipo desarrollaron dos de ellos.
Estas sondas tienen mucho para ellos. No están sujetas a foto-blanqueamiento y autoluminiscencia. Además, dado que la luz infrarroja cercana puede penetrar profundamente en los tejidos, podrían dar a los científicos y médicos una mejor visión del interior del cuerpo.
La química de las dos sondas se inspiró en la rodamina, que se ha utilizado en aplicaciones de biotecnología durante décadas. "Pero el problema con la rodamina es que puede dañar las células", dijo Liu. "Necesitábamos una sonda que fuera compatible con la vidatejidos "
Entonces, el equipo de Liu endulzó sus sondas de próxima generación con un azúcar simple que se encuentra en muchas frutas: manosa. "Introdujimos el azúcar para hacer que las sondas sean solubles en agua y menos tóxicas", dijo Liu. "Eso lo ayuda a penetrar las membranas celulares ylo hace mucho más amigable "
El equipo de Liu diseñó sus sondas para emitir luz de dos maneras diferentes. Primero, fluorescen de la manera convencional cuando se exponen a la luz infrarroja cercana. Además, brillan en el espectro infrarrojo cercano a energías aún más bajas, gracias a undiferente tipo de respuesta química llamada luminiscencia de conversión ascendente de frecuencia de fotón único FUCL.
Las pruebas bajo ambos tipos de luz han sido prometedoras, mostrando que ambas sondas son muy sensibles al pH y muy suaves para las células vivas, incluso a altas concentraciones. Aunque las sondas son químicamente similares, una es ligeramente más sensible al pH en cultivos celulares.
A continuación, Liu estudiará qué tan bien detectan un pH bajo en ratones, con la esperanza de que las sondas puedan ayudar a avanzar en la ciencia médica e incluso salvar vidas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Michigan . Original escrito por Marcia Goodrich. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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