Bioimageamento in vitro e in vivo com um sensor fluorescente derivado do núcleo benzotiadiazola seletivo para hidrazina

Abstract

Neste trabalho, apresentamos um estudo sobre a síntese, caracterização e aplicação de dois novos sensores fluorescentes de benzotiadiazola (BTD) para a detecção e quantificação de hidrazina (N2H4) em níveis celulares e multicelulares (in vivo). O desenvolvimento desses sensores tem grande relevância, pois a detecção precisa de hidrazina é de extrema importância em várias áreas, incluindo a indústria química e biológica. Primeiramente, descrevemos o projeto e a síntese cuidadosa das duas sondas, denominadas BTD-CHO e BTD-HZN. A caracterização completa das sondas foi realizada, e suas propriedades fotofísicas foram minuciosamente avaliadas. Demonstramos que o BTD-CHO é um corante fluorogênico projetado para atuar como um sensor altamente seletivo para a detecção rápida e sensível de hidrazina. Quando em contato com N2H4, o BTD-CHO produz o derivado BTD-HZN, liberando água como único subproduto. Esse mecanismo de reação seletivo é fundamental para garantir a precisão e a especificidade do sensor. Uma das características mais interessantes observadas foi a afinidade do BTD-CHO por gotículas lipídicas (LDs) dentro das células. Essa propriedade permite que o sensor se acumule eficientemente dentro dessas organelas, tornando-o especialmente adequado para a detecção de hidrazina em um ambiente intracelular. Com base nisso, conseguimos visualizar com eficiência os lipídios em um modelo celular desafiador, as microalgas Chlorella sorokiniana, utilizando os sensores BTD. A fim de avaliar o desempenho dos sensores em modelos multicelulares, conduzimos experimentos in vivo utilizando os organismos C. elegans e zebrafish (Danio rerio). Os resultados indicaram uma detecção rápida e eficiente do analito hidrazina em ambos os modelos multicelulares, demonstrando a aplicabilidade prática dos nossos sensores. Nossos achados representam uma importante contribuição para a área de sensores fluorescentes e abrem novas perspectivas para a detecção de hidrazina em diferentes contextos, com aplicações promissoras em pesquisas biológicas e aplicações industriais. Acreditamos que os sensores BTD têm o potencial de impulsionar estudos mais aprofundados sobre a detecção de hidrazina, facilitando a compreensão de seu papel em diversos processos celulares e permitindo sua monitoração em níveis intracelulares e multicelulares. Além disso, o desenvolvimento desses sensores representa um avanço significativo em direção a uma detecção mais precisa e sensível de hidrazina, abrindo caminho para a aplicação de novas tecnologias em diversas áreas.