Znajdź zawartość

Polscy chemicy opracowali stabilne barwniki, silnie emitujące światło czerwone. Umożliwią one badanie mikroskopem fluorescencyjnym głęboko położonych struktur biologicznych i obserwować choćby przeciwciała lub białka biorące udział w rozwoju chorób uszkadzających mózg. A jednak świeci Zaprojektowanie, a następnie zsyntetyzowanie lepszych barwników pozwoli na dalszy rozwój mikroskopii STED (Stimulated Emission Depletion) oraz w przyszłości na jej użycie w diagnostyce medycznej – mówi prof. Daniel Gryko z Instytutu Chemii Organicznej PAN, cytowany w informacji przesłanej przez FNP, która finansowała badania. Polscy naukowcy, we współpracy z Francuzami i Niemcami, stworzyli nową klasę trwałych znaczników fluorescencyjnych – nowy typ diketopirolopiroli – wykazujących niezwykle intensywną emisję światła czerwonego. Prof. Gryko podkreśla, że czerwone światło jest najlepiej widoczne pod mikroskopem fluorescencyjnym. Dlatego nowe związki organiczne będzie można zastosować jako sondy fluorescencyjne. Wyniki badań przedstawiono w formie publikacji w czasopiśmie „Angewandte Chemie”. Publikacja ta – jak informuje FNP – zmienia sposób patrzenia na związki, które w swojej strukturze mają dwie grupy nitrowe. Dotychczas sądzono, że grupa nitrowa prawie zawsze tłumi fluorescencję. A jednak diketopirolopirole emitują światło, choć mają taką właśnie strukturę. Badacze wykazali, że przy spełnieniu odpowiednich założeń grupa nitrowa nie wpływa na fluorescencję związku. Jest to istotne, bo często taka grupa podwyższa stabilność znacznika. Odkrycie jest w trakcie patentowania. Od zakreślaczy po zaawansowaną medycynę Fluorescencja to zdolność do emitowania światła o określonym kolorze, na skutek wzbudzenia promieniowaniem świetlnym o określonej długości. Związki wykazujące fluorescencję są często wykorzystywane w praktyce - od pisaków, tzw. zakreślaczy po tablety, laptopy, a nawet telewizory z wyświetlaczami zbudowanymi z tzw. OLED-ów, czyli diod na bazie związków organicznych, emitujących światło niebieskie, zielone i czerwone. Związki cechujące się fluorescencją znalazły też zastosowanie w nowoczesnej biologii molekularnej i diagnostyce medycznej. Wykorzystuje się je do obserwacji – przy pomocy mikroskopów fluorescencyjnych – różnych organelli komórkowych, białek, a także do śledzenia procesów zachodzących w komórkach – mówi prof. Daniel Gryko. Tłumaczy, że mikroskop fluorescencyjny ma znacznie większą rozdzielczość, niż konwencjonalny mikroskop optyczny, który (z uwagi na falową naturę światła) nie pozwala na obrazowanie struktur mniejszych, niż około 200 nanometrów. Rozdzielczość o kilka rzędów wielkości większą niż mikroskop optyczny ma mikroskop elektronowy, ale można w nim obserwować wyłącznie martwe obiekty, umieszczone w próżni i bombardowane wiązką elektronów. Mikroskop fluorescencyjny pozwala badać żywe organizmy i procesy, jakie w nich naturalnie zachodzą. Do przeprowadzenia takich obserwacji potrzeba właśnie barwników fluorescencyjnych lub znaczników. Barwniki te muszą przenikać przez błony komórkowe żywych komórek. Dołącza się je do obiektu, który ma być uwidoczniony pod mikroskopem, np. konkretnego białka, i w ten sposób można obserwować np. specyficzne przeciwciała lub białka biorące udział w rozwoju chorób uszkadzających mózg: w chorobie Parkinsona, Alzheimera czy Huntingtona. Najbardziej zaawansowaną techniką mikroskopii fluorescencyjnej jest mikroskopia typu STED, w której oprócz wiązki światła wzbudzającego, wykorzystuje się dodatkową wiązkę, która wygasza fluorescencję na brzegach wzbudzonego punktu. Dzięki temu uzyskany obraz ma bardzo wysoką rozdzielczość. Opracowanie mikroskopii fluorescencyjnej typu STED zostało uhonorowane Nagrodą Nobla w 2014 roku. Dzięki niej możliwe stało się precyzyjne badanie m.in. wzajemnych oddziaływań białek w komórkach czy różnicowania się tkanek w rozwoju embrionalnym. « powrót do artykułu

Kiedy w 2017 r. biolodzy stwierdzili, że brazylijskie żabki Brachycephalus ephippium i B. pitanga nie słyszą swoich własnych zawołań, zaczęto poszukiwać sygnałów wzrokowych, którymi mogłyby się posługiwać. Gdy przypadkowo oświetlono je ultrafioletem, okazało się, że głowa i grzbiet intensywnie fluoryzują. Człowiek widzi fluorescencyjne wzorce wyłącznie pod lampą UV. W naturze, jeśli są one widoczne dla innych zwierząt, mogą stanowić sygnał komunikacyjny dla przedstawicieli tego samego gatunku albo wzmocnienie [pomarańczowego] ubarwienia, ostrzegającego drapieżniki przed toksycznością - opowiada dr Sandra Goutte z filii Uniwersytetu Nowojorskiego w Abu Zabi. By wskazać na funkcję świecenia, trzeba przeprowadzić dalsze badania zachowania żabek [z lasu atlantyckiego Mata Atlântica] oraz ich wrogów. Autorzy artykułu z pisma Scientific Reports wyjaśniają, że fluoryzujące wzorce są tworzone przez płytki kostne, znajdujące się tuż pod bardzo cienką skórą. Silnie fluorescencyjny jest cały szkielet żabek, ale świecenie widać na zewnątrz tylko tam, gdzie warstwa tkanki nad kością jest bardzo mała (ma grubość ok. 7 mikrometrów). Międzynarodowy zespół wyjaśnia, że brak melanoforów oraz cienka skóra pozwalają UV przenikać przez tkankę i wzbudzać fluorescencję w płytkach kostnych. Szkielety B. ephippium i B. pitanga porównywano ze spokrewnionymi z Ischnocnema parva. Okazało się, że ich kości są wyjątkowo fluorescencyjne. B. ephippium i B. pitanga prowadzą dzienny tryb życia. W ich naturalnym habitacie UV lub bliskie UV składowe światła dziennego mogą wywoływać fluorescencję na poziomie wykrywalnym przez pewne gatunki. « powrót do artykułu

Nocą assapany (Glaucomys), gryzonie z rodziny wiewiórkowatych, fluoryzują w UV na różowo. Fluorescencja w UV występuje w różnym natężeniu u samic i samców wszystkich gatunków z tego rodzaju - asspanów południowych (Glaucomys volans), assapanów północnych (G. sabrinus) i G. oregonensis. Na razie nie wiadomo, do czego jest to potrzebne... Jon Martin, profesor leśnictwa w Northland College w Wisconsin, prowadził eksperyment w przydomowym ogródku (posługiwał się latarką UV). Oświetlał różne porosty, mchy i inne rośliny i sprawdzał, które fluoryzują. Wtedy właśnie okazało się, że przy karmniku dla ptaków znajduje się assapan. Gdy naukowiec skierował na niego latarkę, ujrzał piękny róż. Powstał zespół do badania tego zjawiska. Znaleźli się w nim Martin, jego studentka Allison Kohler oraz dwoje naukowców z Northland College - Paula Anich i Erik Olson. Martin poprosił Kohler, by została kierowniczką projektu i opracowała protokół badawczy. Przyglądałam się licznym okazom z kolekcji [Minnesockiego Muzeum Nauki]. Z biegiem lat zebrano tam bardzo dużo wypchanych asspanów i każdy po oświetleniu UV jarzył się w pewnym stopniu na różowo - opowiada Kohler. Potem naukowcy udali się do Muzeum Historii Naturalnej w Chicago po kolejne assapany. W sumie autorzy publikacji z Journal of Mammalogy obejrzeli ponad 100 okazów z różnych stanów. Wszystkie potwierdzały "różową teorię". Nie inaczej było przy badaniu dodatkowych 5 żywych zwierząt. Fluorescencja w UV występowała u G. volans, G. sabrinus i G. oregonensis. Porównania do wiewiórek szarych i sosnowiórek czerwonych wykazały, że róż jest charakterystyczny dla rodzaju Glaucomys. Na razie nie wiadomo, do czego assapany wykorzystują tę fluorescencję, ale w grę wchodzą komunikacja i kamuflaż. "Mogą się komunikować z przedstawicielami własnego gatunku. Może to również być sygnał związany z godami". Inna hipoteza jest taka, że to cecha chroniąca przed drapieżnikami, która pozwala się wtopić w wysycone ultrafioletem tło. Kohler zamierza kontynuować badania, bo mogą one pomóc w ochronie assapanów i innych gatunków. « powrót do artykułu