Sicheres Auge für Sauerstoff

Nr. 12/2009
Sicheres Auge für Sauerstoff
Farbstoffdotierte Nanopartikel zeigen sehr
empfindlich die Sauerstoffkonzentration von
Zellen und Geweben an
Ohne ihn können wir nicht leben, zuviel schadet uns aber auch:
Sauerstoff ist eine kritische Komponente für viele physiologische und pathologische Vorgänge in lebenden Zellen. So steht
Sauerstoffmangel im Gewebe etwa im Zusammenhang mit dem
Wachstum von Tumoren, Netzhauterkrankungen bei Diabetes
und rheumatoider Arthrits. Entsprechend wichtig ist es, den
Sauerstoffgehalt in Zellen und Gewebe bestimmen zu können –
eine Herausforderung an die Wissenschaft. Ein Team um Jason
McNeill von der Clemson University (USA) hat nun eine neue
auf fabstoffdotierten Nanopartikeln basierte Methode entwickelt. Wie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet, sind
damit sehr empfindliche quantitative Sauerstoffbestimmungen
möglich.
Nanopartikel-basierende Sauerstoffsensoren bestehen typischerweise aus phosphoreszierenden Farbstoffen, die in einem Polymer- oder Kieselgel-Partikel eingekapselt sind, das die Farbstoffe von der zellulären Umgebung abschirmt. Gleichzeitig
verstärken die Nanopartikel das Leuchten des Farbstoffs. Die
amerikanischen Forscher haben jetzt eine neue Nanopartikelarchitektur entwickelt. Sie nutzen ein Polymer mit einer speziellen
#-konjugierten Elektronenstruktur. Die Elektronen sind hier über
das ganze Molekül quasi frei beweglich. Aus diesem Polymer
stellen die Wissenschaftler Nanopartikel her, die sie mit einem
Platin-Prophyrin-Komplex, einem Sauerstoff-empfindlichen
Phosphoreszenzfarbstoff, dotieren. Bei Bestrahlung fängt das
Polymer die Lichtenergie sehr effektiv ein und gibt sie als „Energiepakete“ an den Farbstoff weiter. So entsteht eine 5 bis 10
mal hellere Phosphoreszenz als bei bisherigen Nanopartikelbasierten Sauerstoffsensoren. Im Vergleich zu konventionellen
Sauerstoffsensoren ist das Leuchten sogar 1000 mal heller.
-1Angewandte Chemie ist eine Wiley-VCH-Publikation / is a publication of Wiley-VCH.
Sitz der Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA / Location of company: Weinheim.
Vorsitzender des Aufsichtsrats: John Herbert Jarvis
Handelsregister/Trade Register: Mannheim Abt. B, Nr. 2833 W USt.-Id. Nr. DE 813481633
Steuernummer: 47020 / 21620
Persönlich haftender Gesellschafter: John Wiley & Sons GmbH, Sitz: Weinheim
Amtsgericht Mannheim, Abt. B, Nr. 2296 W, Geschäftsführer: William Pesce
Die Partikel reagieren hochempfindlich auf Sauerstoff: In einer stickstoffgesättigten Lösung leuchten die Sensoren zunächst
intensiv rot. Wird Sauerstoff eingeleitet, tritt der Farbstoff in
Welchselwirkung mit dem Sauerstoff. Dadurch nimmt das
Leuchten ab. Je mehr Sauerstoff vorhanden ist, desto stärker
wird die Phosphoreszenz gelöscht. Die Forscher konnten dabei
nicht nur eine eindeutige Konzentrationsabhängigkeit der Helligkeit feststellen, auch die Phosphoreszenz-Lebensdauer, das
heißt wie lange der Farbstoff leuchtet, ist abhängig von der
Sauerstoffkonzentration.
Der neue Sensor ist empfindlich genug, dass sich einzelne Partikel detektieren lassen. Da die Partikel zudem gut von Zellen
aufgenommen werden, eignet er sich ideal für ein quantitatives
Abbilden der lokalen Sauerstoffkonzentrationen in lebenden
Zellen und Geweben.
(2739 Anschläge)
Jason McNeill, Clemson University (USA)
http://chemistry.clemson.edu/people/mcneill.html#1
Ratiometric Single-Nanoparticle Oxygen Sensors for Biological Imaging
Angewandte Chemie, Band 121, Seiten 2779-2783
doi: 10.1002/ange.200805894
Abdruck honorarfrei, über ein Belegexemplar würden wir uns
freuen. Die Originalbeiträge zu unseren Presseinformationen
und die graphischen Inhaltsverzeichnisse der kommenden Hefte
finden Sie exklusiv in unserem Online-Pressezentrum unter
http://presse.angewandte.de.
-2Angewandte Chemie ist eine Wiley-VCH-Publikation / is a publication of Wiley-VCH.
Sitz der Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA / Location of company: Weinheim.
Vorsitzender des Aufsichtsrats: John Herbert Jarvis
Handelsregister/Trade Register: Mannheim Abt. B, Nr. 2833 W USt.-Id. Nr. DE 813481633
Steuernummer: 47020 / 21620
Persönlich haftender Gesellschafter: John Wiley & Sons GmbH, Sitz: Weinheim
Amtsgericht Mannheim, Abt. B, Nr. 2296 W, Geschäftsführer: William Pesce