Dzisiejsza nauka w zaawansowany sposób bada komórki i ich elementy takie jak organelle czy białka. Aby było to możliwe wykorzystuje się specjalną metodę mikroskopii fluorescencyjnej STED (ang. stimulated emission depletion), która wymaga stosowania odpowiednich barwników fluorescencyjnych. Nad zwiększeniem ich trwałości pracuje profesor Daniel T. Gryko z Instytutu Chemii Organicznej PAN w Warszawie.
Barwniki organiczne są wszędzie wokół nas, wykorzystujemy je chociażby do barwienia ubrań, papieru czy tworzyw sztucznych. W wielu przypadkach ich trwałość jest dosyć ograniczona, rozpadają się pod wpływem różnych czynników, także światła.
– W mikroskopii fluorescencyjnej wykorzystywane jest silne źródło światła w postaci lasera, aby rozdzielczość obrazu była jak największa. Dotychczas stosowane barwniki (fluorofory) charakteryzują się małą trwałością w kontakcie z nim. Dochodzi do indukowanego światłem rozpadu cząsteczek barwników, co oznacza, że sygnał fluorescencji po jakimś czasie spada i przeprowadzanie przez biologów molekularnych kilkugodzinnych badań staje się bardzo trudne – wyjaśnia prof. Daniel T. Gryko.
Nowa generacja barwników fluorescencyjnych, nad jakimi pracuje uczony ma szanse być stukrotnie trwalsza od obecnie stosowanych. Zwiększenie ich trwałości to pierwszy cel, jaki osiągnąć chce naukowiec, który jest laureatem bardzo prestiżowej nagrody naukowej Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej w 2017.
Drugi to stworzenie barwnika, który ma podwójną fluorescencje, czyli cząsteczki emitującej dwa różne fotony – dzięki temu można będzie zmniejszyć siłę promieniowania laserowego tak mocno, jak daleko oddalone są od siebie pasma fluorescencyjne. Opracowanie związków, które mają dwa pasma a przy tym są biokompatybilne, nie jest łatwe – nie ukrywa Prof. Gryko.
Oba cele realizowane są równolegle w ramach trzyletniego projektu. W ramach drugiego podejścia, czyli podwójnej fluorescencji, otrzymane już zostały związki spełniające oczekiwany warunek, natomiast ciągle charakteryzują się jeszcze zbyt słabą rozpuszczalnością w wodzie, aby mogły być wykorzystane w badaniach biologicznych. – Chcemy zachować pożądaną cechę i sprawić, by stały się choć trochę polarne – opisuje problem prof. Gryko.
Pełna nazwa realizowanego projektu to „Nowa generacja znaczników fluorescencyjnych do zastosowań w mikroskopii STED”. Uzyskał on finansowanie w trzecim konkursie programu TEAM realizowanym przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej z Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój.
Nowe barwniki znajdą zastosowanie głównie w biologii molekularnej a w przyszłości także w diagnostyce medycznej. Z założenia są to bardzo drogie związki wykorzystywane do zaawansowanych badań biologicznych, gdzie jedna jednostka zawierająca 10 mg może kosztować nawet 500 Euro. Ciągle mało wiemy o tym jak działa komórka i intensywnie ją badamy. W tym kontekście, ponoszenie wysokich kosztów na organiczne barwniki fluorescencyjne jest akceptowalne, jeśli tylko możemy zdobyć nową informację. Dzięki pracy prof. Gryko, który odkrył już 10 nowych typów fluoroforów, badania nad funkcjonowaniem komórek mogą w przyszłości doprowadzić do ważnych odkryć i wyznaczyć nowe horyzonty.
Jakub Maksymowicz
