俄勒冈大学的化学家们已经创造了一种新的荧光染料，这种染料可以在水中发挥作用，并且只根据碳和氢制成的圆形纳米管的直径来发出颜色。
这个由六人组成的研究小组在8月30日发表的一篇公开发表的论文中报道了这一发现。该论文发表在《ACS中央科学》(ACS Central Science)杂志上。
这篇论文详细介绍了如何利用化学侧链来操纵合成的有机分子纳米环，使它们能够通过细胞膜，并在活细胞中保持它们的颜色。纳米环最初不是水溶性的。
多年来，从事生物研究和医学诊断的科学家们一直依赖于一种叫做氟化合物的化合物来标记特定的生物分子。圆形结构提供新的荧光特性的潜力还远未得到开发。
Nanohoops,短圆片碳纳米管,可以允许使用多个荧光颜色,由一个激励,在活细胞,同时跟踪多个活动教授研究的合著者拉梅什Jasti说UO的化学和生物化学与材料科学学院的成员。
“纳米环的荧光调节方式不同于大多数常见的荧光分子，这表明在传感应用中使用这些纳米环染料有独特的机会，”论文的合著者迈克尔·普卢斯(Michael Pluth)说。“这些染料在pH值范围内保持它们的荧光，使它们在广泛的酸性和碱性条件下具有功能和稳定的荧光素。”
Jasti和Pluth实验室的研究人员合作完成了这项研究，由美国国家科学基金会(National Science Foundation)、美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)、斯隆基金会(Sloan Foundation)、卡米尔基金会(Camille)和亨利德雷福斯基金会(Henry Dreyfus Foundation)资助。
Jasti说，纳米环具有精确的原子组成。这项研究的主要作者布里塔尼·m·怀特(Brittany M. White)是Jasti实验室的一名博士生。一旦化学侧链被设计出来，纳米环就会溶解并自由通过细胞膜，但不会进入特定的位置。
“像这些纳米环这样的圆形结构在水介质中的溶解性比平面结构好，”Jasti说。“我们就是这么做的。这不是计划的一部分。我们只是想以一种超纯的方式制造碳纳米结构。它们产生的不同大小的明亮排放物刚刚发生。这是一种纳米级的现象。
下一步，论文的合著者、Pluth实验室的博士后研究员Yu Zhao探索了纳米环在细胞内部的位置，以及它们是否可以被引导到细胞内部的特定位置。添加的含有叶酸的侧链导致纳米环进入癌细胞。
“这一成功告诉我们，这些纳米环可以被运输到不同类型的细胞，甚至可以被运输到细胞内。”Jasti说。“这也表明纳米环可能用于医学诊断，甚至是药物输送，因为我们的纳米环可以很容易地携带小隔间，这些小隔间会被送到特定的地点。”
他补充说，纳米环的毒性水平与传统荧光染料没什么不同。
在一项新资助的项目中，Jasti正和波特兰俄勒冈健康与科学大学生物医学工程系的小林南合作，致力于纳米环在生物成像中的应用。该项目是由2018年大槌合作种子基金项目资助的10个项目之一。Pluth是该计划中一个单独的种子基金的接受者。
“在染料化学领域，我们从未见过这种纳米环，”该研究的合著者布鲁斯·p·布兰查德(Bruce P. Branchaud)说，他是UO大学化学与生物化学名誉教授，也是OHSU Knight癌症研究所癌症早期检测高级研究中心的杰出科学家。
“所有其他的染料都是平的，而这些纳米环是非平面的圆圈，”他说。“它们独特的结构提供了独特的特性，我们打算开发和开发它们，为化学生物学、生物技术、生物医学科学和医学做出重大的新贡献。”
——文章发布于2018年9月18日
