07.08.2019 - Rice University

Chemiker produzieren einfache fluoreszierende Tenside

Verbindungen sind vielversprechend für den Einsatz in der Medizin und in der Industrie

Labors verwenden Tenside, um Dinge zu trennen, und Fluoreszenzfarbstoffe, um Dinge zu sehen. Chemiker der Rice University haben beides kombiniert, um das Leben für Wissenschaftler überall zu vereinfachen.

Das Labor der Wiess School of Natural Sciences des Chemikers Angel Martí präsentierte eine Reihe von acht fluoreszierenden Tensiden in Pure and Applied Chemistry. Sie sind Beispiele für das, was er als ein modulares Set von fluoreszierenden Tensiden für Labor und Industrie ansieht.

Martí und Rice, Doktorand und Hauptautor Ashleigh Smith McWilliams, entwickelten die Verbindungen in erster Linie, um Bilder von einzelnen Nanoröhrchen oder Zellen so einfach wie möglich aufzunehmen.

"Wir können Zellen oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit diesen Tensiden färben", sagte Martí. "Sie haften an Zellen oder Nanoröhrchen und jetzt können Sie sie mit Hilfe der Fluoreszenzmikroskopie visualisieren."

Seifen und Reinigungsmittel sind gängige Tenside. Sie sind zweiteilige Moleküle mit wasseranziehenden Köpfen und wasserabweisenden Schwänzen. Wenn man genug von ihnen in Wasser legt, bilden sie Mizellen, mit den Köpfen nach außen und den Schwänzen nach innen. (Ähnliche Strukturen bilden die schützenden, porösen Barrieren um die Zellen herum.)

McWilliams stellte die Tenside durch Reaktion von Fluoreszenzfarbstoffen mit alkoholbasierten, unpolaren Schwänzen her, die die Köpfe zum Leuchten brachten, wenn sie durch sichtbares Licht ausgelöst wurden. Wenn die Verbindungen Kohlenstoff-Nanoröhrchen in einer Lösung umschließen, verhindern sie nicht nur die Aggregation der Nanoröhrchen, sondern machen sie auch unter dem Mikroskop viel besser sichtbar.

"Tenside werden seit Jahren für viele verschiedene Anwendungen eingesetzt, aber wir haben sie zu etwas Besonderem gemacht, indem wir sie in Bilder umgewandelt haben, die man normalerweise nicht sehen kann", sagte Martí.

"Fluoreszierende Tenside wurden bereits früher untersucht, aber der neue Teil von uns ist ihre Vielseitigkeit und relative Einfachheit", sagte McWilliams. "Wir verwenden gängige Farbstoffe und planen, diese Tenside mit einer Vielzahl von Farben und Fluoreszenzeigenschaften für bestimmte Anwendungen herzustellen."

Das könnte weitreichend sein, sagte Martí.

"Diese können weit über bildgebende Anwendungen hinausgehen", sagte er. "Zum Beispiel verwenden Bekleidungshersteller Tenside und Farbstoffe. Theoretisch könnten sie diese kombinieren; anstatt zwei verschiedene Chemikalien zu verwenden, könnten sie eine verwenden.

"Ich kann mir auch vorstellen, diese für die Wasserreinigung zu verwenden, wo Tensidfarbstoffe so abgestimmt werden können, dass sie Schadstoffe einfangen und mit sichtbarem Licht zerstören", sagte Martí. "Für biomedizinische Anwendungen können sie auf bestimmte Zellen abgestimmt werden und nur diejenigen töten, die Sie mit Licht ausstrahlen. Das würde eine lokalisierte Methode zur Behandlung von z.B. Hautkrebs ermöglichen."

Martí sagte, dass sein Labor in der Lage war, zu bestätigen, dass fluoreszierende Tenside das Richtige sind. "Wir konnten die kritische Mizellenkonzentration charakterisieren, die Konzentration, bei der sich Mizellen zu bilden beginnen", sagte er. "Also sind wir uns zu 100% sicher, dass diese Moleküle Tenside sind."

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