Wirniki molekularne jako sondy do badania lepkości komórek
Lepkość komórek biologicznych jest niezbędna do procesów chemicznych i biochemicznych oraz dyfuzji molekuł. Zaobserwowano, że podczas stosowania leków fotouczulających, np. w terapii fotodynamicznej (PDT) nowotworów złośliwych, zachodzą zmiany lepkości komórek. Naukowcy z finansowanego przez UE projektu FLUMVI (Fluorescent macrocycles as functional viscosity probes in live cells) korzystali z wirników molekularnych, fluoroforów, których fluorescencja zależy od obrotów wewnątrz molekuły. Są one idealne do określania lepkości komórek, ponieważ w silnie lepkich ośrodkach obroty wewnątrz molekuły są zahamowane, co prowadzi do znaczącego nasilenia emisji i wydłużenia fluorescencji. Korzystając z innowacyjnych sond czynnościowych i fluorescencyjnej mikroskopii obrazowania cyklu życia (FLIM), badacze mierzyli lepkość komórek podczas typowej aktywności i podczas PDT. Molekułami z wyboru były porfirazyna i porficen, a czynnik pz1 wykazał dobry wychwyt przez komórki, potwierdzając użyteczność w różnicowaniu między odmiennymi wartościami lepkości. Po naświetleniu komórki uległy dramatycznym zmianom morfologicznym, w tym doszło do zapadania się i oddzielania komórek wraz ze zwiększonym czasem fluorescencji. Wskazuje to jednoznacznie, że śmierć komórek wywołana naświetlaniem powoduje zwiększenie lepkości komórek. Dalsze doświadczenia fotofizyczne wykazały, że rozpuszczalność pz1 zwiększa się w obecności polimerów, co może okazać się użyteczne biologicznie. Natomiast porficen, związek TMPc, wykazał wprawdzie właściwości wirnika molekularnego, lecz nasilenie i czas jego fluorescencji były zbyt małe. Podczas stosowania w doświadczeniach komórkowych nie dawał dobrego sygnały FLIM z umierających komórek, jest więc nieodpowiedni do monitorowania ich lepkości podczas PDT. Podsumowując, oczekuje się, że sondy fluorescencyjne FLUMVI znajdą liczne zastosowania, gdy wymagane jest oznaczenie ilościowe lepkości komórek. W ten sposób będzie można uzyskać fundamentalną wiedzę na temat złożonej dynamiki ważnych zjawisk biologicznych.
