Siderofory (řecky „nosiče železa“) jsou chelatační činidla s relativně nízkou molekulovou hmotností selektivní pro železité ionty. Jsou produkovanány patogenními a nepatogenními bakteriemi a houbami, které rostou za podmínek nedostatku železa. Jejich úkolem je zachytit železo z okolního prostředí a zpřístupnit tento základní prvek mikrobiálním buňkám. Většina aerobních a fakultativních anaerobních mikroorganismů syntetizuje alespoň jeden siderofor. Produkce bakteriosideroforů (BSP) je považována za jeden z klíčových faktorů určujících patogenitu bakterií a hub, což činí jejich produkci velmi důležitou v diagnostice chorob bakteriálních a houbových infekcí.
Kyselina fytová, systematicky pojmenovaná myo-inositol-1,2,3,4,5,6-hexakisfosfát (IP6), je v rostlinách hojná, zejména v jejich semenech a zrnech. Asi 60–90% veškerého organického fosforu v rostlinách je přítomno jako fytin (smíšený vátenato-hořečnatý komplex IP6). IP6 se také nachází ve zvířecí krvi, kde hraje důležitou roli jako kofaktor hemoglobinu při regulaci transportu kyslíku v lidské krvi. Bohatá přítomnost fytátu v biologických systémech zaručuje jeho vysokou biokompatibilitu. Protože existují lékařské zkušenosti s klinickým používáním nanočástic fytátu vápenatého ve formě značené radionuklidem 99mTc, je tento materiál dobře prokázán jako netoxický. IP6 má vysokou kationtovou vazebnou kapacitu díky negativně nabitým fosfátovým skupinám; chelátuje vícemocné kationty kovů, jako jsou Zn2+, Fe2+/3+, Ca2+, Mg2+, Mn2+a Cu2+, a brání jejich absorpci v trávicím traktu.
Paramagnetické ionty jako Mn2+, Fe3+ nebo Gd3+ v těsné blízkosti jádra 31P mají významný vliv na jeho rezonanci. Interakce jader fosforu s nepárovými elektrony paramagnetického iontu může posunout a rozšířit signál magnetické rezonance 31P do takové míry, že může být ztracen v šumu, a to i při vysokém rozlišení a relativně nízké koncentraci paramagnetických iontů.
Připravili jsme koncepčně novou in vitro 31P NMR sondu založenou na nanočásticích fytátu vápenatého pro monitorování přítomnosti BSP v prostředí. Nanočástice produkují detekovatelný 31P NMR signál. Když jsou tyto nanočástice dopovány ionty Fe3+, jsou v „vypnutém“ režimu, protože signál 31P NMR je rozšířen, takže je téměř neviditelný. Pro zapnutí signálu nanočástic jsou nanočástice umístěny do prostředí obsahujícího BSP, které selektivně vyčerpávají ionty Fe3+ z nanočástic a vedou k obnově 31P NMR signálu. Integrita nanočástic fytátu vápenatého je zachována, a proto obnovený signál 31P NMR detekuje obecnou přítomnost BSP produkujících a tedy potenciálně patogenních bakterií v těsné blízkosti nanočástic.