Uusia koettimia virustutkimukseen fluoresoivien väriaineiden ja nanopartikkelien yhdistelmistä (Saarnio)

Fluoresoivat, valoa emittoivat väriaineet ovat merkittävä ryhmä biologien kokeellisessa työskentelyssä käyttämiä molekyylejä. Kaupallisista lähteistä saatavia koettimia on tarjolla lukemattomiin eri kohteisiin solun proteiineista ja kalvorakenteista aina niiden perimään, kaikissa väreissä. Näiden molekyylien kehitystyö on jatkuvaa, yhä kirkkaampien ym. ominaisuuksiltaan parempien koettimien metsästyksessä. Ville Saarnio tutki väitöskirjassaan nukleiinihappoihin kohdistettavia syaniinifluoroforeja sekä näiden yhdistämistä jalometallinanopartikkeleihin ja kehitti ominaisuuksiltaan parempia koettimia virustutkijoiden erityistarpeisiin.
Julkaistu
12.3.2021

Syaniiniväriaineet ovat saavuttaneet merkittävän aseman nukleiinihappojen havainnointiin käytettävinä merkkiaineina. Erityisesti SYBR tuoteperheen fluoroforit ovat laajasti käytettyjä mikrobiologian tutkimuksessa ympäri maailmaa. Näille väreille erityistä on niiden sitoutuminen DNA-kaksoisjuosteeseen interkaloitumalla, eli asettumalla litteäksi nukleiinihappojen väliin, mikä saa aikaan väriaineen säteilemän valon moninkertaistumisen.

Yhdelläkin atomilla valtava merkitys

Väitöskirjatutkimuksessa selvitettiin aiemmin tuntematon SYBR Green II molekyylin rakenne, jota käytettiin pohjana väriaineiden ominaisuuksien parantamiseksi. Muuttamalla väriaineen kromoforin rakennetta systemaattisesti, havaittiin yhden atomin muutoksella saavutettavia suuria parannuksia värien fotofysikaalisiin ominaisuuksiin.

”Onnistuimme yli kaksinkertaistamaan väriaineen kirkkauden parantaen samalla niiden stabiilisuutta pienillä rakenteellisilla muutoksilla” Ville Saarnio kertoo.

Lisäksi väitöstyössä kehitettiin väreille mahdollisuuksia eri kohteisiin sitoutumiseen, mikä mahdollistaa väriaineen tarkemman lokalisaation eri kohteisiin. Esimerkkinä väriaine sidottiin tutkittavan viruspartikkelin pinnalle ja viruksen perimän ulostuloa havainnoitiin onnistuneesti koeputkiolosuhteissa.

Kultaklusterit kantajamolekyyleinä

Yhtenä potentiaalisena kantajamolekyylinä väitöskirjassa tutkittiin myös nanokokoisia kultananoklustereita. Tutkimuksessa kehitettiin ja karakterisoitiin uusia kultaklusteri molekyylejä, joiden pintaan voitiin sitoa aiemmin kehitetyllä menetelmällä värimolekyylejä.

Kultaklusterien vahvuus biologisessa tutkimuksessa perustuu niiden pieneen atomintarkkaan kokoon ja niiden myrkyttömyys soluja kohtaan. Nanoklusterin pintaan kiinnitettyä fluoroforia käytettiin pH:n havainnoimiseen solujen sisällä, missä hapan pH sai aikaan valomäärän paikallisen kasvun, väriaineen irrotessa klusterin pinnalta.

”Nanopartikkelien käyttö kantajana estää väriaineiden leviämisen kaikkialle soluun ja samalla avautuu mahdollisuuksia täysin uudenlaisten vuorovaikutusten hyödyntämiseen partikkelien ja väriaineiden välillä biologisessa tutkimuksessa”, Saarnio avartaa.

Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten sarjassa JYU Dissertations, numero 361. ISBN 978-951-39-8559-2 (PDF) URN:ISBN:978-951-39-8559-2 ISSN 2489-9003.
Linkki julkaisuun: 

FM Ville Saarnion väitöskirjan "Fluorescent probes, noble metal nanoparticles and their nanocomposites: Detection of nucleic acids and other biological targets" tarkastustilaisuus on 12. maaliskuuta kello 12. Jyväskylän yliopistossa. Vastaväittäjänä on tenure track -professori Nonappa Tampereen yliopistosta ja kustoksena on dosentti Tanja Lahtinen Jyväskylän yliopistosta. Väitöstilaisuuden kieli on englanti.

Yleisö voi seurata väitöstilaisuutta verkkovälitteisesti.
Linkki Moniviestimen suoraan lähetykseen:

Puhelinnumero, johon yleisö voi tilaisuuden lopussa osoittaa mahdolliset lisäkysymyksensä (kustokselle): +358408053697