Сенсор двойного действия на ионы цинка в биологических объектах
Американские ученые создали сенсор на ионы цинка с улучшенным динамическим флуоресцентным диапазоном и считыванием магнитно-резонансной томографией.
Цинк в теле влияет на клеточные функции и патологические состояния в различных органах, включая мозг, поджелудочную и предстательную железы, поэтому перемещение и регуляция цинка является важным процессом. Несколько рецепторов на основе металла использовались для определения биологических аналитов, таких как цинк, однако в недавней работе Стефан Липпард из Технологического института Массачусетса и его коллеги разработали сенсор, который позволяет определять цинк одновременно по флуоресценции и магнито-резонансной томографии (МРТ).
Разработка флуоресцентных сенсоров с широким динамическим диапазоном является сложной задачей, т.к. фоновая флуоресценция тушит сигнал сенсора, объясняет Липпард. Для борьбы с этим Липпард создал комплекс соединения Zinpyr-1 (ZP1) – флуоресцентного индикатора на ионы цинка – с парамагнитным ионом марганца Mn(II). Это подавляет фоновый сигнал и приводит к замещению ионов Mn(II) ионами Zn(II), из-за чего резко увеличивается интенсивность излучения и повышается динамический диапазон в сравнении с родительским сенсором ZP1. Сенсор ZP1Mn2 селективно отбирает ионы Zn(II) среди обилия биологических металлов и обеспечивает улучшенную контрастность в экспериментах по микроскопии для определения цинка в живых клетках.
Замещение парамагнитного иона Mn(II) также позволяет системе быть использованной для считывания МРТ. Ученые объясняют, что их система напоминает фармакокинетику клинически испытанного контрастного агента для МРТ – Тесласкана, который теряет ионы марганца в качестве части механизма детектирования in vivo.
Такие механизмы зондирования могут быть применимы к нескольким существующим и будущим сенсорам на биологический цинк и могут способствовать изучению миграции цинка в нейробиологии, иммунологии и биологии рака.
Тецуо Нагано, специалист по флуоресцентным и МРТ зондам из Университета Токио, комментирует, что переход биоконтрастирования с клеточного уровня на телесный может быть достигнут путем сочетания флуоресцентного и МРТ-контрастирования.
