Dwuwymiarowe obrazy odczynu pH tkanek ludzkich

Dwuwymiarowe obrazy odczynu pH tkanek ludzkich

Niemieccy naukowcy opracowali bezpieczną metodę otrzymywania dwuwymiarowych obrazów wartości odczynu pH ludzkich tkanek. Polega ona na pomiarze luminescencji barwników rozproszonych na mikrocząsteczkach, którymi pokrywa się badaną tkankę. Naukowcy twierdzą, że dwuwymiarowy pomiar pH pomoże w obserwacji procesu leczenia ran oraz rozwoju guzów rakowych.

W czasie trwania różnych procesów biologicznych następuje zmiana pH. Dzieje się to np. podczas gojenia się ran, gdzie uszkodzone warstwy skóry mogąpowodować zmiany pH, a co za tym idzie wpływać na działanie enzymów katalizujących powstawanie nowych tkanek. Podobnie zmiany pH zachodzą podczas zmian nowotworowych.

Pomiar pH dokonywany jest standardowo w laboratoriach za pomocą elektrod szklanych, które adsorbują protony na powierzchni szkła. Niestety elektrody szklane pozwalają tylko na pomiar punktowy i nie nadają się do tworzenia dwuwymiarowych obrazów pH. Trzeba jednak wspomnieć, że próbowano tworzyć obrazy 2D pH za pomocą innych metod jednak okazywało się, że pomiar trwa zbyt długo, wyniki pomiarów nie są wiarygodne w różnych warunkach lub nieporówywalne.

Stephan Schremla wraz ze współpracownikami ze Szpitala Uniwersyteckiego w Regensburgu zastosowali dwa barwniki luminescencyjne osadzone na mikrocząsteczkach (aminoceluloza lub poliakrylonitryl) umieszczone na matrycy z hydrożelu poliuretanowego tworząc dwuwymiarowy sensor pH. Pierwszy z barwników stanowi indykator, drugi natomiast jest barwnikiem odniesienia. Oba barwniki absorbują światło emitowane przez diodę, po czym następuje wtórna emisja światła z cząsteczek barwników, już o różnej od światła diody długości fali. Różnica polega na tym, że cząstki indykatora emitują światło przez krótszy czas niż cząstki barwnika odniesienia oraz ich emisja zależna jest od liczby zaabsorbowanych protonów kwasowych. Niższe pH oznacza niższą emisję światła. Za pomocą kamery naukowcy zarejestrowali emisję światła równocześnie przez indykator oraz materiał odniesienia, a następnie tylko światło emitowane przez mat. odniesienia. Po skalibrowaniu urządzenia otrzymali wynik pH.

Szczegóły w artykule : „2D luminescence imaging of pH in v ivo” Stephan Schremla, Robert J. Meierb, Otto S. Wolfbeisb, Michael Landthalera, Rolf-Markus Szeimiesa, and Philipp Babilasa, „Proceedings of the National Academy of Sciences” 2011 108 (6) 2432-2437; doi:10.1073.

(pj)