Nanosipuleita ja DNA-koneita

Hiukkasen innovaatio on sen kerroksissa: kerros orgaanista väriainetta, neodyymiä sisältävä kuori, ja ydin, joka sisältää ytterbiumia ja tuliumia. Yhdessä nämä kerrostumat muuntavat näkymättömän infrapuna-valon korkeamman energian siniseksi ja UV-valoksi ennätyksellisen korkealla hyötysuhteella.

Esimerkiksi biokuvantamisessa, lähi-infrapuna-valoa voidaan käyttää aktivoimaan valoa emittoivia nanohiukkasia syvällä kehossa, mikä tarjoaa vahvan kontrastin kuvia kiinnostuksen kohteista.

Koska ydin itsessään on tehoton absorboimaan fotoneja ulkomaailmasta, avuksi tarvitaan väriainetta. Neodyymin välikerros on puolestaan tarpeen siltana siirtämään fotonien virittämää energiaa tehokkaasti väriaineesta ytimeen.

Ytimessä ytterbiumin ionit vetävät energiaa ytimeen ja siirtävät sitä tuliumin ioneille. Ne absorboivat energiaa kolme, neljä tai viisi fotonia kerrallaan, ja sitten emittoivat yhden korkeamman energian fotonin sinisenä ja UV-valona.

Montrealin yliopistossa toiminut kansainvälinen tutkijaryhmä on puolestaan kehittänyt DNA-koneen, jonka räätälöidyt versiot mahdollistavat sen tunnistaa tiettyjä vasta-aineita.

Kehitetty DNA-mekanismi voi mullistaa terveydenhuoltoa etsittäessä vasta-aineita, jotka auttavat diagnosoida tarttuvia ja autoimmuunisia sairauksia, kuten nivelreumaa ja HIV:tä.

Vasta-aineen sitoutuessa DNA-koneeseen siinä aiheutuu rakenteellisia muutoksia (tai kytkentä), joka generoi valosignaalin. Tätä anturia ei tarvitse aktivoida kemiallisesti ja se toimii viidessä minuutissa.

Tutkijoiden mukaan DNA-nanokonetta voidaan muuttaa havaitsemaan erilaisia vasta-aineita, mikä tekee sen käytettäväksi moniin eri sairauksiin.

Lisäksi menetelmä on edullinen. Jatkossa tutkijat miettivät voisiko alustaa mukauttaa siten, että nanokytkimen fluorenssisignaali voitaisiin lukea matkapuhelimella.