Titik-titik fluoresen – yaitu partikel kecil yang dapat memancarkan cahaya – memiliki sejumlah kegunaan biomedis yang menjanjikan, mulai dari membantu dokter mengidentifikasi batas tumor dengan lebih baik hingga mengantarkan obat lebih dalam ke dalam tubuh. Namun, menyampaikan poin seperti itu biasanya merupakan proses yang panjang dan membosankan serta menggunakan bahan kimia keras. Kini, para peneliti yang didanai NIBIB sedang mengembangkan titik neon yang tidak hanya mudah dibuat, namun juga menggunakan bahan ramah lingkungan.
Direktur Program NIBIB, Ph.D. Tatjana Atanasijević berkata, “Studi pembuktian prinsip ini menguraikan pendekatan baru yang ‘hijau’ terhadap penciptaan bahan nano fluoresen, yang merupakan molekul baru di bidang biomedis.” Probe Molekuler dan Agen Pencitraan. “Penelitian yang diuraikan di sini memberikan wawasan mendasar yang mungkin mengarah pada cara yang lebih murah dan lebih aman untuk mensintesis jenis nanopartikel penting ini.”
Metode sintesis tradisional untuk titik fluoresen biasanya memerlukan penggunaan pelarut organik, yang efektif dalam membantu memecah zat dan memfasilitasi reaksi kimia. Namun, pelarut organik dapat mudah terbakar, mudah menguap, dan bersifat karsinogenik, serta berpotensi berbahaya jika salah penanganan. Selain itu, sintesis titik-titik fluoresen umumnya memakan waktu dan rumit, sehingga menimbulkan berbagai tantangan bagi manufaktur skala besar.
Namun para peneliti di Pusat Medis Universitas Nebraska (UNMC) sedang mencari strategi alternatif. Mereka menggabungkan asam hialuronat, karbohidrat umum, dengan asam amino spesifik (molekul penyusun protein). Kedua komponen ini melimpah di tubuh kita, dan yang terpenting, keduanya dapat larut dalam air. Fitur terakhir meniadakan kebutuhan akan pelarut organik beracun.
“Tidak seperti titik-titik neon tradisional, titik-titik kami menggabungkan dua bahan alami,” jelas penulis studi senior Aaron Mohs, PhD, profesor di Departemen Ilmu Farmasi di UNMC. “Ini tidak hanya membuat sintesis bahan nano kami lebih mudah – karena kami dapat memurnikan titik-titik hanya dengan menggunakan air – tetapi juga memanfaatkan biokompatibilitas molekul-molekul ini, sehingga berpotensi menjadikannya kandidat untuk berbagai pengaturan.” .” Penelitian Mohs tentang titik-titik neon ini adalah baru-baru ini dilaporkan di jurnal ACS Omega,
Demonstrasi skema tentang bagaimana titik-titik fluoresen dihasilkan. Kredit: ACS Omega dan izin dari penulis; Lihat informasi lisensi di bawah.
Biasanya, ketika peneliti membuat partikel berpendar, mereka menggunakan bahan awal yang memiliki sifat berpendar. Namun, baik asam hialuronat maupun asam amino tidak berpendar dengan sendirinya. Untuk membuat titik-titiknya bersinar, Mohs dan rekannya memanfaatkan sifat kimia unik yang terjadi ketika bahan-bahan tersebut digabungkan. Ketika asam hialuronat berinteraksi dengan asam amino tertentu, elektron yang digunakan bersama oleh molekul-molekul ini menjadi terbatas, sehingga memengaruhi reaksi elektron ketika terkena panjang gelombang cahaya tertentu. Fenomena ini dikenal sebagai emisi yang ditingkatkan ikatan silang. Hasil? Titik-titik tersebut bersinar biru dalam kondisi tertentu, memungkinkan nanopartikel terlihat di dalam sel.
Di luar aplikasi pencitraan biomedis, para peneliti ingin menyelidiki apakah nanopartikel fluoresen ini dapat digunakan untuk penghantaran obat. Mereka mengisi titik-titik mereka dengan doxorubicin, obat kemoterapi kanker yang umum, dan mengevaluasi sifat pelepasan obat dan efek sitotoksiknya. Dibandingkan dengan doxorubicin standar, titik-titik yang mengandung doxorubicin melepaskan obat lebih lambat dalam tes pelepasan obat standar dan menunjukkan peningkatan pembunuhan pada sel kanker payudara. Penulis studi pertama Deep Bhattacharya, Ph.D., menjelaskan, “Meskipun sejumlah besar doxorubicin standar dikeluarkan dari sel melalui mekanisme penghabisan obat, ketika kita menjebak obat di dalam titik, kita “sampai batas tertentu, efeknya dikesampingkan. .” Sekarang menjadi ilmuwan senior di Pfizer. “Jebakan dalam nanodot ini memungkinkan peningkatan muatan terapeutik dan pelepasan doxorubicin yang berkepanjangan ke dalam sel.”
Mohs mencatat bahwa karya pembuktian konsep ini hanyalah permulaan dari titik-titik neonnya. “Kami ingin memodifikasi lebih lanjut titik-titik ini agar lebih baik dalam deteksi biologis dalam jaringan,” katanya. “Tetapi penelitian awal ini menunjukkan sifat pencitraan dan penyampaian obat dari titik-titik ini, yang dapat kita buat menggunakan bahan ramah lingkungan.”
Penelitian ini didanai oleh hibah R01EB019449 dari National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIIB) dan hibah R21CA212500 dan P30CA036727 dari National Cancer Institute (NCI).
Referensi Studi: Deep S. Bhattacharya, Aishwarya Bapat, Denis Svechkarev, dan Aaron M. Mohs. Titik polimer non-konjugasi fluoresen biru yang larut dalam air dari asam hialuronat dan asam amino hidrofobik. ACS Omega 2021 6 (28), 17890-17901. DOI: 10.1021/acsomega.1c01343
Ikhtisar Ilmiah ini menjelaskan penemuan penelitian dasar. Penelitian dasar meningkatkan pemahaman kita tentang perilaku manusia dan biologi, yang merupakan dasar untuk memajukan metode pencegahan, diagnosis, dan pengobatan penyakit yang baru dan lebih baik. Sains adalah proses yang tidak dapat diprediksi dan bertahap – setiap kemajuan penelitian dibangun berdasarkan penemuan-penemuan masa lalu, seringkali dengan cara yang tidak terduga. Sebagian besar kemajuan klinis tidak akan mungkin terjadi tanpa pengetahuan tentang penelitian dasar yang mendasar.
Tentang Karya Seni: Grafik ini diadaptasi untuk sorotan ini dan dilisensikan di bawah Creative Commons Atribusi-NonKomersial-TanpaTurunan 4.0 Internasional Lisensi.
Dilansir dari dan telah tayang di: https://agenbrilink.net/berita/sintesis-titik-neon-menghasilkan-cahaya-ramah-lingkungan/21041/