New Dye предлага пробив в дълбочинното изобразяване и лечението на рак

New Dye предлага пробив в дълбочинното изобразяване и лечението на рак

Изследователи от Tokyo Metropolitan University са разработили ново багрило, което може силно да абсорбира второто близко инфрачервено лъчение и да го преобразува в топлина. Започвайки с багрило от семейството на жлъчните пигменти, те проектират уникална пръстенна структура, която може да свързва родий и иридий. Измерванията и моделирането показаха силно второ поглъщане в близка инфрачервена светлина и изключителна фотостабилност. Вторите вълни в близкото IR лесно проникват в човешката тъкан; Новото багрило може да се използва в дълбоки тъканни терапии и изображения.

Втората близка инфрачервена област на електромагнитния спектър (1000-1700 нанометра) е потенциално важен диапазон на дължина на вълната за медицинската наука. В тази област светлината не е толкова силно разпръсната или абсорбирана от биологичната тъкан. Тази прозрачност го прави идеален за доставяне на енергия до по-дълбоки части на тялото, независимо дали за изображения или лечение. Важен пример за такава терапия е фотоакустичното изображение при диагностика и лечение на рак. Когато контрастен агент, инжектиран в тялото, се инжектира със светлина, той излъчва топлина, създавайки малки ултразвукови удари, които могат или да бъдат открити за изображения, или да увредят самите ракови клетки.

Ефективността на този подход зависи от наличието на стабилни контрастни вещества, които могат ефективно да абсорбират светлина при тези дължини на вълната. Повечето контрастни вещества обаче са по-чувствителни в първата близка инфрачервена област (700-1000 нанометра), където ефектите на разсейване са по-силни и доставянето на енергия е по-малко ефективно.

Сега екип от изследователи, ръководени от доцент Масатоши Ичида от Токийския столичен университет, са разработили ново химическо съединение, което преодолява петата на този Ахил. Започвайки с багрило от семейството на жлъчните пигменти, наречено билатриен, те са използвали метод, известен като химия на N-объркване, за да променят пръстенната структура на билатриена, за да приеме свързването на метални йони. В скорошната си работа те успешно включиха йони на родий и индий в пръстена чрез азотни атоми.

Новото багрило на екипа показа най-силното си поглъщане на светлина при дължина на вълната от 1600 нанометра при нормални условия, което е добро във втория близък инфрачервен регион. Освен това е доказано, че е силно фотостабилен, което означава, че не се разпада лесно, когато е изложен на светлина. Подробни измервания на това как молекулата реагира на магнитни полета и числени изчисления с помощта на теорията на функционалната плътност (DFT) показаха как уникалното разпределение на електрони в облак, обхващащ цялата, сложна структура на свързващата метал молекула (известна също като PI-радикалоид) доведе до абсорбции, които не са възможни в съществуващи подобни съединения.

Тъй като вторият близък IR не се абсорбира толкова силно от тъканите, регионите, чувствителни с багрилото, могат да бъдат по-изложени на светлина, което позволява по-ясно изображение и по-добро доставяне на топлина за терапии. Екипът се надява, че тяхната молекула ще отвори вратата към нови подходи към медицината на дълбоките тъкани, както и към по-общи приложения към химическата катализа.

Тази работа беше подкрепена от JSPS Grant Numbers JP20H00406 и JP22K19937, JST Presto Grant Number JPMJPR2103, Izumi Science and Technology Foundation, Advanced Research Infrastructure for Materials and Nanotechnology в Япония (Arim) на Министерството на образованието, спорта, спорта, науката, науката и технологиите (MEXT) под номер на предложение JPMXP1222ms1802, програмата за съвместни изследвания от NJRC Mater. & Dev. И Токийска глобална партньорска стипендия от Токийския столичен университет.

източници: