కొత్త రంగు-మారుతున్న ఆవిష్కరణ కణాలలో ‘టైమ్ ట్రావెల్’ని అనుమతిస్తుంది

ట్రినిటీ కాలేజ్, డబ్లిన్ మరియు రాయల్ కాలేజ్ ఆఫ్ సర్జన్స్ ఆఫ్ ఐర్లాండ్‌కు చెందిన శాస్త్రవేత్తలు ఒక వినూత్న ఫ్లోరోసెంట్ డైని అభివృద్ధి చేశారు, ఇది ఒకే రంగును ఉపయోగించి వివిధ జీవ వాతావరణాలను దృశ్యమానం చేయడానికి రంగును మారుస్తుంది. ఈ రంగులను సెల్యులార్ నిర్మాణాలలో వాటి స్థానం ఆధారంగా “ఆన్” మరియు “ఆఫ్” చేయవచ్చు, సెల్యులార్ ప్రక్రియల యొక్క నిజ-సమయ, అధిక-కాంట్రాస్ట్ ఇమేజింగ్‌ను అనుమతిస్తుంది. కెమ్ జర్నల్‌లో ప్రచురించబడిన ఈ పురోగతి బయోసెన్సింగ్, డ్రగ్ డెలివరీ ఇమేజింగ్ మరియు సెల్ డైనమిక్స్ పరిశోధనలలో పురోగతికి మార్గం సుగమం చేస్తుంది. పరిశోధన అంతర్జాతీయ సహకారం మరియు ఐరిష్ పరిశోధనా సంస్థల నుండి గణనీయమైన నిధుల నుండి ప్రయోజనం పొందింది మరియు జీవశాస్త్రం మరియు వైద్యంలో విస్తృత అనువర్తనాలను కలిగి ఉంటుందని భావిస్తున్నారు. క్రెడిట్: SciTechDaily.com

ట్రినిటీ కాలేజ్ డబ్లిన్‌లోని పరిశోధకులు, రాయల్ కాలేజ్ ఆఫ్ సర్జన్స్ ఆఫ్ ఐర్లాండ్ (RCSI) సహకారంతో ఒక ప్రత్యేక రంగును మార్చే ఫ్లోరోసెంట్ డైని అభివృద్ధి చేశారు. మొట్టమొదటిసారిగా, ఒకే రంగును ఉపయోగించి ఏకకాలంలో బహుళ విభిన్న జీవ వాతావరణాలను దృశ్యమానం చేయడానికి ఈ రంగును ఉపయోగించవచ్చు. రంగు వేయు.

ఈ రంగులు డెలివరీ కంటైనర్‌లో కప్పబడినప్పుడు, ఉదా. COVID-19 (కొత్త కరోనావైరస్ సంక్రమణ) మీరు వ్యాక్సిన్‌ని ఉపయోగించినప్పుడు, అది “ఆన్” అవుతుంది మరియు “అగ్రిగేషన్-ఇండస్డ్ ఎమిషన్” (AIE) అనే ప్రక్రియ ద్వారా కాంతిని విడుదల చేస్తుంది. సెల్‌కి డెలివరీ చేయబడిన వెంటనే, సెల్ రంగును దాని లిపిడ్ బిందువులకు షటిల్ చేయడంతో కాంతి “స్విచ్ ఆఫ్” మరియు “స్విచ్ ఆన్” అవుతుంది.

అధునాతన ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీ

సెల్ లోపల నుండి వచ్చే కాంతి వేరే రంగులో ఉంటుంది మరియు డెలివరీ కంటైనర్ లోపల అదే రంగు నుండి వచ్చే కాంతి కంటే వేరొక సమయ ఫ్రేమ్‌లో సంభవిస్తుంది కాబట్టి, పరిశోధకులు “ఫ్లోరోసెన్స్ లైఫ్‌టైమ్ ఇమేజింగ్” (FLIM) అనే సాంకేతికతను వేరు చేయడానికి ఉపయోగిస్తున్నారు. . నిజ సమయంలో రెండు వాతావరణాల మధ్య సహకరించండి.

ఈ అధ్యయనం ఇటీవల ప్రముఖ అంతర్జాతీయ జర్నల్‌లో ప్రచురించబడింది. రసాయన శాస్త్రం. మొదటి రచయిత డాక్టర్ ఆడమ్ హెన్‌వుడ్, కెమిస్ట్రీ విభాగంలో సీనియర్ రీసెర్చ్ ఫెలో మరియు ట్రినిటీ బయోమెడికల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ (TBSI)లో పిహెచ్‌డి విద్యార్థి కొన్నీ సిగర్‌విన్‌సన్‌తో కలిసి డిజైన్‌పై పనిచేశారు.

డాక్టర్ హెన్వుడ్ వివరించారు: “బయోఇమేజింగ్ అనేది కొన్ని పరిస్థితులలో మాత్రమే కాంతిని విడుదల చేసే ‘ఆన్/ఆఫ్’ రంగులపై ఆధారపడుతుంది మరియు లేకపోతే ఆఫ్ చేస్తుంది. ఇది చాలా సౌకర్యవంతంగా ఉన్నప్పటికీ, మైక్రోస్కోప్ ఒక సమయంలో ఒక స్థానాన్ని మాత్రమే చూడగలదని అర్థం. ఈ పనిలో ఆసక్తికరమైన విషయం ఏమిటంటే, మా రంగు ప్రత్యేకమైన ఆన్/ఆఫ్/ఆన్ ప్రాపర్టీలను అందించే ఒక స్వీట్ స్పాట్‌ను తాకింది మరియు ముఖ్యంగా, ఈ విభిన్న “ఆన్” స్థితులను గమనించడానికి మరియు వేరు చేయడానికి మమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.

“దీనర్థం మేమిద్దరం మునుపటి కంటే ఎక్కువగా చూస్తాము మరియు బాగా చూస్తాము. నమూనా నుండి కాంతి మైక్రోస్కోప్‌ను చేరుకోవడానికి పట్టే సమయాన్ని కొలవడం ద్వారా ఇది జరుగుతుంది. డెలివరీ కంటైనర్ నుండి కాంతి సెల్ లోపల నుండి వచ్చే కాంతి కంటే కొంచెం ఎక్కువ సమయం పడుతుంది. సేకరించడం ద్వారా తగినంత కాంతి సంకేతాలు, ఈ సమాచారం రెండు వేర్వేరు రంగు పరిసరాల యొక్క ఖచ్చితమైన 3D చిత్రాలను త్వరగా రూపొందించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.”సమయం వ్యత్యాసం చిన్నది, ఏమైనప్పటికీ సెకనులో కొన్ని బిలియన్ల వంతు మాత్రమే, కానీ మా పద్ధతి దానిని సంగ్రహించేంత సున్నితంగా ఉంటుంది.”

ఈ ప్రత్యేక లక్షణం అంటే రంగులు భారీ శ్రేణి అనువర్తనాలను కలిగి ఉండే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ఉదాహరణకు, బయోసెన్సింగ్ మరియు ఇమేజింగ్ విధానాలను విప్లవాత్మకంగా మార్చగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

స్వచ్ఛమైన సేంద్రీయ ద్రావకం (ఎడమ) నుండి నీటికి (కుడివైపు) అదే రంగు యొక్క ఉద్గార మార్పు.క్రెడిట్: డాక్టర్ ఆడమ్ హెన్‌వుడ్, ట్రినిటీ కాలేజ్ డబ్లిన్

ఈ రంగులు శాస్త్రవేత్తలు జీవ కణాలలోని సంక్లిష్ట నిర్మాణాలను చాలా ఎక్కువ కాంట్రాస్ట్ మరియు నిర్దిష్టతతో మ్యాప్ చేయడంలో సహాయపడతాయి, తద్వారా మందులు ఎలా తీసుకుంటాయో మరియు కణాల ద్వారా జీవక్రియ చేయబడతాయో వెల్లడిస్తుంది. కణాల సంక్లిష్ట అంతర్గత పనితీరు మరియు వాటి ముఖ్యమైన జీవరసాయన విధానాలు.

ప్రచురించిన జర్నల్ పేపర్‌లో, శాస్త్రవేత్తలు సెల్యులార్ లిపిడ్ (కొవ్వు) బిందువులను చిత్రించడానికి రంగులను ఉపయోగించడంపై దృష్టి పెట్టారు. సెల్యులార్ లిపిడ్ (కొవ్వు) చుక్కలు చాలా క్లిష్టమైన జీవుల (మనలాగే మానవులు) యొక్క జీవన కణాలను రూపొందించే ముఖ్యమైన “ఆర్గానెల్లె”కి ఉదాహరణ.

లిపిడ్ చుక్కలు, ఒకప్పుడు సాధారణ “కొవ్వు నిల్వలు”గా భావించబడ్డాయి, ఇప్పుడు సెల్యులార్ జీవక్రియను నియంత్రించడంలో మరియు కణాలలో లిపిడ్‌ల తీసుకోవడం, పంపిణీ, నిల్వ మరియు వినియోగాన్ని నియంత్రించడంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి.ఇది దాని పాత్రను నెరవేరుస్తోందని నమ్ముతారు. రంగుల ప్రాముఖ్యత గురించి మనకు పెరుగుతున్న అవగాహన కారణంగా మరియు వాటి కార్యాచరణలో ఆకస్మిక మార్పులు తరచుగా సెల్యులార్ ఒత్తిడిని సూచిస్తాయి కాబట్టి అవి రంగుల కోసం ఉపయోగకరమైన పరీక్షా దృష్టాంతంగా పనిచేస్తాయి. తదుపరి పరిశోధన కోసం ఒక సంభావ్య మార్గం ఏమిటంటే, బృందం రంగుతో ఇతర ముఖ్యమైన అవయవాలను లక్ష్యంగా చేసుకోగలదా అని చూడటం.

ట్రినిటీ యూనివర్శిటీ స్కూల్ ఆఫ్ కెమిస్ట్రీలో కెమిస్ట్రీ ప్రొఫెసర్ మరియు TBSIలో ఉన్న Thorfinnur Gunnlaugsson ఈ వ్యాసానికి సీనియర్ రచయిత. అతను \ వాడు చెప్పాడు:

“వివిధ ఫ్లోరోసెంట్ ఉద్గార రంగులను గమనించడం ద్వారా కణాల పనితీరు మరియు కణాలలోని అణువులు మరియు ఔషధ అభ్యర్థుల ప్రవాహాన్ని పర్యవేక్షించే సామర్థ్యం చాలా ఆకర్షణీయంగా ఉంటుంది. వివిధ సెల్యులార్ పరిసరాలలో వేగవంతమైన మరియు ఖచ్చితమైన పద్ధతిలో ఇదే ప్రోబ్‌లను పరిష్కరించగల మరియు దోపిడీ చేయగల సామర్థ్యం అక్షరాలా మాకు అనుమతిస్తుంది. సెల్ లోపల మా రంగుల “టైమ్ ట్రావెల్” ప్లాన్ చేయండి.

“కానీ అత్యంత ఆసక్తికరమైన విషయం ఏమిటంటే, ఈ దృగ్విషయం సెల్ ఇమేజింగ్‌కు వర్తించదు. ఈ ఫలితాలు ఇక్కడ చూపబడిన రసాయన జీవశాస్త్ర పరిశోధన కంటే అనేక ఇతర వైద్య అనువర్తనాలకు మరియు జీవశాస్త్రానికి మించి విస్తరించాయి. ఇది తరం నుండి అన్ని రంగాలలో కొత్త అవకాశాలను తెరుస్తుంది. నియంత్రిత పరమాణు చలనం అవసరమయ్యే ఏదైనా మాలిక్యులర్ లేదా నానోమెటీరియల్‌లో ఉపయోగించడానికి కొత్త ఫంక్షనల్ మెటీరియల్స్. సూత్రప్రాయంగా, మా కొత్త పద్ధతిని మ్యాప్ చేయడానికి మరియు ఫైన్-ట్యూన్ చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు.

సంభావ్య అనువర్తనాలు మరియు భవిష్యత్తు దిశలు

నిజానికి, ఇక్కడే రచయితలు విస్తృత నెట్‌ను వేయడానికి ప్రయత్నిస్తారు. ప్రమాదకరమైన పర్యావరణ కాలుష్య కారకాల కోసం సెన్సార్‌లను అభివృద్ధి చేయడం మరియు ప్రకృతిలో కనిపించే రసాయన మార్పులకు సమానమైన రసాయన మార్పులను ప్రేరేపించడానికి వాటి ప్రకాశవంతమైన ప్రకాశించే లక్షణాలను ఉపయోగించడం వంటి అనేక కొత్త అవకాశాలను వారు ఈ రంగుల కోసం ఊహించారు. కిరణజన్య సంయోగక్రియ.

పరిశోధన అంతర్జాతీయ (8 దేశాలు ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది) మరియు ఐరిష్ రుచులు రెండింటినీ కలిగి ఉంది, రెండో ప్రధాన నిధుల సంస్థలు, ఐరిష్ రీసెర్చ్ కౌన్సిల్ (IRC) మరియు సైన్స్ ఫౌండేషన్ ఐర్లాండ్, రెండూ గణనీయమైన ఆర్థిక సహాయాన్ని అందిస్తాయి. ముఖ్యంగా, SFI యొక్క ఫార్మాస్యూటికల్ రీసెర్చ్ సెంటర్ (SSPC) ప్రాథమికంగా ఈ పరిశోధనకు నిధులు సమకూర్చింది, SFI AMBER సెంటర్ మరియు AMBER-ఆధారిత EPSRC-SFI డాక్టోరల్ ట్రైనింగ్ ప్రోగ్రాం సెంటర్ సహకారంతో నేను చేసాను.

లిమెరిక్ విశ్వవిద్యాలయంలో ఫిజిక్స్ ప్రొఫెసర్ మరియు SSPC డైరెక్టర్ ప్రొఫెసర్ డామియన్ థాంప్సన్ ఇలా అన్నారు: ట్రినిటీ మరియు ఇద్దరు RCSI ప్రిన్సిపల్ ఇన్వెస్టిగేటర్‌ల మధ్య ఈ సహకారం వైద్య ఆవిష్కరణలను నడిపించే ప్రాథమిక శాస్త్రం యొక్క శక్తిని ప్రదర్శిస్తుంది. మాలిక్యూల్-సెల్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ను మనం ఎంత నిశితంగా పరిశీలిస్తే, సెల్యులార్ నానోమెషీన్‌లలో అణువులు స్థలం నుండి మరొక ప్రదేశానికి ఎలా వ్యాప్తి చెందుతాయో నిజ సమయంలో మనం బాగా చూడగలము, మనం ప్రతిదీ అర్థం చేసుకుంటాము, రిచర్డ్ చెప్పారు. కల. అణువుల చిన్న కదలికల ద్వారా జీవులు పనిచేస్తాయి.

“కానీ ఇటీవలే పరిశోధకులు ఈ కదలికలు మరియు డోలనాలను సంక్లిష్ట జీవ వాతావరణాలలో ట్రాక్ చేయడానికి తగిన ప్రయోగాత్మక మరియు గణన వనరులను కలిగి ఉన్నారు. ఈ ఉత్తేజకరమైన కొత్త పరిశోధన, మేము కణాంతర డైనమిక్స్ యొక్క మరింత నిర్దిష్టమైన, అధిక-కాంట్రాస్ట్ ఇమేజింగ్‌ను ప్రదర్శించాము, ఇది పరిశోధకులు మరింత ప్రభావవంతంగా అభివృద్ధి చేయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది. తక్కువ దుష్ప్రభావాలు కలిగిన మందులు.”

పరిశోధనను పర్యవేక్షించిన ప్రొఫెసర్ డోనాల్ ఓషీయా, RCSI యొక్క డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ కెమిస్ట్రీ మరియు సూపర్-రిజల్యూషన్ ఇమేజింగ్ కన్సార్టియం (సైన్స్ ఫౌండేషన్ ఐర్లాండ్ మరియు SFIచే నిధులు సమకూర్చబడింది) నుండి సెల్ ఇమేజింగ్‌లో నిపుణుడు. అతను కొనసాగించాడు, “జీవ కణాలతో డైనమిక్ AIE పరస్పర చర్యలను ట్రాక్ చేయడానికి FLIM యొక్క ఉపయోగం ఇతర ఫ్లోరోసెంట్ డై సిస్టమ్‌లకు విస్తృతంగా వర్తించే విధానం మరియు గతంలో దాచిన అంతర్దృష్టులను అందించగలదు. ఇది చేయవచ్చు,” అన్నారాయన.

సూచన: ఆడమ్ ఎఫ్. హెన్‌వుడ్, నియామ్ కర్టిన్, సాండ్రా ఎస్టలాయో-అడ్రియన్, అలంబల్లి జె. సవ్యసాచి మరియు టోమస్ ఎ. గుడ్ముండ్‌సన్ ద్వారా “రంగు-మారుతున్న “టర్న్-ఆన్/టర్న్-ఆన్” AIE నానోపార్టికల్స్‌తో సమయ-పరిష్కార ఫ్లోరోసెన్స్ ఇమేజింగ్, జూన్ I లోవిట్, L. కాన్స్టాన్స్ సిగుర్విన్సన్, హన్నా L. డాల్టన్, క్రిస్ S. హావ్స్, డెన్నిస్ జాక్మిన్, డోనాల్ F. O’Shea, థోర్ఫిన్నూర్ గన్‌లాగ్సన్, డిసెంబర్ 1, 2023. రసాయన శాస్త్రం.
DOI: 10.1016/j.chempr.2023.10.001

ఈ పరిశోధనకు ఐరిష్ రీసెర్చ్ కౌన్సిల్ మరియు సైన్స్ ఫౌండేషన్ ఐర్లాండ్ నిధులు సమకూర్చాయి.