"Ser capaz de detectar níveis de pH em um sistema biológico vivo em tempo real é fundamental para detectar e compreender as condições associadas com desequilíbrio do pH", diz Professor Assistente Xiao-an Zhang, que é um especialista no desenvolvimento de sondas químicas para imagens biomédicas.
"Para fazer isso você precisa de um método que permite que você explore profundamente no tecido sem ser invasivo, e precisa enquanto ainda está sendo útil em uma variedade de situações."
Um desequilíbrio nos níveis de pH pode conduzir a um número de distúrbios. Por exemplo, pH baixo tem sido associada a condições patológicas como a fibrose cística, a isquemia e cancro.
"Você pode usar um sinal de pH para diagnosticar uma doença e também monitorar a eficácia de uma terapia", diz Zhang, do departamento de química da Universidade de Toronto Scarborough. "Por isso é importante para saber quando e onde há uma mudança significativa pH dentro dos tecidos humanos."
O sensor desenvolvido por Zhang e sua equipe usa de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) espectroscopia de tecnologia, que oferece um olhar muito detalhado em moléculas em nível atômico de forma não invasiva. Teste dos sensores foi feito em oócitos (óvulos peixes) em colaboração com o laboratório de RMN do professor Andre Simpson em UTSC, e laboratório de U de T Professor Deborah Zamble usando células de E. coli como sujeitos.
Um valor de pH é uma medida da actividade de protões, que são pequenas partículas carregadas que tendem a prender a outras moléculas. Eles são difíceis de medir em tecidos porque eles se movem rapidamente, o que torna difícil para captar localização molecular usando escalas de tempo de RMN convencionais, observa Zhang.
O principal desafio na utilização da tecnologia de RMN para a medição do pH se tomar uma imagem detalhada de moléculas em diferentes estados de protonação, que é uma molécula com ou sem um protão ligado. Embora várias técnicas de imagem de RMN fazer existir eles não oferecem uma imagem fiel o suficiente em tempo real, de diferentes estados de protonação. O sensor desenvolvido por Zhang oferece uma solução única para esse dilema, oferecendo um mecanismo de troca de prótons lento.
"A sonda que desenvolvemos pode retardar o movimento de prótons e veja os prótons em vários estados. Ele pode ver claramente ambos os estados de protonação por isso, constitui uma medida mais sensível e preciso", acrescenta Zhang.
Embora o objetivo imediato é usar os sensores na imagiologia médica, Zhang disse que eles poderiam ter aplicações em outros campos tais como estudos de ciência ambiental, biologia e alimentares, incluindo a produção de alimentos e controle de qualidade.
A pesquisa será publicada em Ciência Química.
