Rotori molecolari come sonde per la viscosità delle cellule
La viscosità delle cellule biologiche è di primaria importanza per i processi chimici e biochimici, nonché per la diffusione molecolare. Nei casi in cui un farmaco fotosensibilizzato viene utilizzato come terapia fotodinamica (photodynamic therapy, PDT) per il cancro, è possibile osservare cambiamenti di viscosità. Gli scienziati del progetto FLUMVI (Fluorescent macrocycles as functional viscosity probes in live cells), finanziato dall’UE, hanno utilizzato rotori molecolari, ossia fluorofori in cui la fluorescenza dipende dalla rotazione intramolecolare. Tali molecole sono ideali per determinare la viscosità delle cellule, poiché il mezzo altamente viscoso inibisce la rotazione intramolecolare, con un aumento significativo nella durata della fluorescenza e nell’intensità di emissione. Utilizzando nuove classi di sonde funzionali e l’acquisizione di immagini dei tempi di vita della fluorescenza (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy, FLIM), i ricercatori hanno stabilito di misurare la viscosità nelle cellule durante la funzione cellulare normale e la terapia PDT. Porfirazine e porficeni rappresentano le molecole scelte, con pz1 che ha dimostrato un buon assorbimento cellulare, il che indica la sua utilità per la differenziazione tra diverse viscosità. Al momento dell’irradiazione, le cellule hanno subito drammatici cambiamenti morfologici, tra cui la contrazione delle cellule e un distacco concomitante con l’aumento nella durata di fluorescenza di pz1. Ciò ha chiaramente indicato che la morte delle cellule indotta per irradiazione ha causato un aumento nella viscosità cellulare. Ulteriori esperimenti fotofisici hanno dimostrato che la solubilità di pz1 è aumentata in presenza di polimeri, e questo potrebbe essere di grande interesse in ambito di applicazioni biologiche. Per quanto riguarda i porficeni, il composto TMPc ha presentato proprietà di rotore molecolare, ma la relativa durata di fluorescenza e l’intensità di fluorescenza erano troppo basse. L’applicazione negli esperimenti cellulari non ha fornito buoni segnali FLIM per le cellule morenti, indicando la loro inadeguatezza per il monitoraggio di viscosità cellulare durante la terapia PDT. Considerate insieme, le sonde fluorescenti FLUMVI dovrebbero trovare varie applicazioni che richiedono la quantificazione della viscosità cellulare. Ciò fornirà conoscenze fondamentali riguardo a complesse dinamiche di importanti fenomeni biologici.
Parole chiave
Viscosità, terapia fotodinamica, FLUMVI, porfirazine, porficeni
