04. november 2019

Gennembrud: Forskere finder nøglen til at fabrikere selvlysende sølv

Farvestoffer

Et selvlysende miks af sølv og DNA kan måske gøre det nemmere at blive klogere på sygdomme. Forskere på Københavns Universitet har nemlig krystalliseret et stof med egenskaber, som kan gøre det et effektivt værktøj i billeddannelse af væv og celler – og som muligvis kan være med til at afhjælpe verdens store efterspørgsel på flere farvestoffer. Ved at krystallisere stoffet har forskerne fået nøglen til stoffets struktur og egenskaber og til at lave nye og bedre udgaver.

DNA-stabiliserede sølvnanoklynger (Foto: Cecilia Cerretani)

”Når jeg står med noget væv og skal undersøge, hvordan cellerne indeni opfører sig – fx hvor ofte cellerne deler sig – er det afgørende, at jeg overhovedet er i stand til at se dem. Her er fluorescerende farvestoffer uundværlige,” siger stamcelleforsker Marianne Stemann Andersen fra Jensen Group på Københavns Universitet, som arbejder med forskning, der bl.a. er rettet mod at forstå, hvordan hud- og tarmkræft opstår, og hvilken rolle stamcellerne spiller i disse to organer.

Derfor er hun glad for at høre, at kolleger fra Kemisk Institut nu har gjort et gennembrud i udviklingen af en ny type fluorescerende farvestof baseret på sølv og DNA.

Efterspørgslen på et større udvalg af farvestoffer er høj i forskningsverdenen, da de er blevet et vigtigt værktøj på flere og flere forskningsfelter.

”Folk bruger fluorescerende farvestoffer på hundredvis af områder. Hvis du fx vil studere et specifikt protein i en celle, hægter du et fluorescerende molekyle på det, og hvis du så belyser det, lyser proteinet op. Det gør det usynlige synligt,” siger Tom Vosch fra Kemisk Institut på Københavns Universitet.

Tom Vosch og Cecilia Cerretani har specialiseret sig i at lave nye typer af selvlysende molekyler, der kan bruges som farvestoffer. Nu har de fremstillet et selvlysende molekyle, der består af den usædvanlige kombination af sølvatomer - som former en såkaldt nanoklynge - og DNA. Nanoklyngen er omviklet af to DNA-strenge, der bruges som et stillads til at stabilisere atomerne. De bittesmå sølvklynger er biokompatible, vandopløselige og har fordelagtige fotofysiske egenskaber. Når man opererer i nano-størrelsesorden har mange materialer nogle særlige egenskaber, som de ikke ellers har. I dette tilfælde bliver sølv således fluorescerende, når det har form som en nanoklynge.  

Som at vinde i lotteriet

Siden 2004 har videnskabsfolk rundt om i verden forsøgt at fastslå den nøjagtige struktur af DNA-sølv-nanoklynger. Og det er nu lykkedes forskerholdet fra København at krystallisere en af klyngerne, hvilket er cirka lige så svært som at vinde i lotteriet. Det er sket i samarbejde med de to japanske forskere, Jiro Kondo og Hiroki Kanazawa. Og det betyder, at forskerne nu er i stand til at genskabe samme molekyle og lave forbedringer på det.

”Nu hvor vi kender strukturen, kan vi på en mere intelligent måde designe nye klynger i stedet for bare tilfældig prøven sig frem. Og det åbner op for enormt mange forskningsmuligheder, som vi ikke havde før,” pointerer Tom Vosch.

”Denne type klynger er så stabile, at du kan lagre dem i fryseren i årevis, uden at de ændrer sig. Desuden udsender de et meget stærkt, nær infrarødt lys. Og så er de nemme at fremstille,” siger Cecilia Cerretani.

”Når man bruger forskellige farvestoffer på forskellige måder kan man undersøge forskellige egenskaber i celler og væv. Så det er en fordel at have så mange fluorescerende molekyler som muligt i værktøjskassen, og derfor er det netop vigtigt, at der bliver forsket i at fremstille nye slags. For os ville det næste vigtige skridt være at teste hvordan og hvor fordelagtigt disse sølv-nanoklynger kan integreres i vores nuværende værktøjskasse,” siger Marianne Stemann Andersen.