New Dye nabízí průlom v hloubkovém zobrazování a léčbě rakoviny

New Dye nabízí průlom v hloubkovém zobrazování a léčbě rakoviny

Vědci z Tokyo Metropolitan University vyvinuli nové barvivo, které dokáže silně absorbovat druhé blízké infračervené záření a přeměnit ho na teplo. Počínaje barvivem z rodiny žlučových pigmentů navrhli jedinečnou kruhovou strukturu, která dokáže vázat rhodium a iridium. Měření a modelování ukázaly silné druhé blízké IR absorpce a výjimečnou fotostabilitu. Druhé blízké ir vlny snadno pronikají lidskou tkání; Nové barvivo lze použít při terapiích hlubokých tkání a zobrazování.

Druhá oblast blízkého infračerveného záření elektromagnetického spektra (1000-1700 nanometrů) je potenciálně důležitým rozsahem vlnových délek pro lékařskou vědu. V této oblasti není světlo tak silně rozptýleno nebo absorbováno biologickou tkání. Díky této průhlednosti je ideální pro dodávání energie do hlubších částí těla, ať už pro zobrazování nebo ošetření. Důležitým příkladem takové terapie je fotoakustické zobrazování v diagnostice a léčbě rakoviny. Když je kontrastní látka vstříknutá do těla vstříknuta světlem, vyzařuje teplo a vytváří drobné ultrazvukové šoky, které lze buď detekovat pro zobrazování, nebo poškozovat samotné rakovinné buňky.

Účinnost tohoto přístupu závisí na dostupnosti stabilních kontrastních látek, které mohou účinně absorbovat světlo o těchto vlnových délkách. Většina kontrastních látek je však citlivější v první blízké infračervené oblasti (700-1000 nanometrů), kde jsou rozptylové účinky silnější a dodávka energie je méně účinná.

Nyní tým výzkumníků vedený docentem Masatoshi Ichida z Tokyo Metropolitan University vyvinul novou chemickou sloučeninu, která překonává patu tohoto Achillova. Počínaje barvivem z rodiny žlučových pigmentů nazývaným bilatrien, použili metodu známou jako N-konfuzní chemie ke změně kruhové struktury bilatrienu tak, aby akceptovala vazbu kovových iontů. Ve své nedávné práci úspěšně začlenili ionty rhodia a india do kruhu prostřednictvím atomů dusíku.

Nové barvivo týmu ukázalo svou nejsilnější absorpci světla při vlnové délce 1600 nanometrů za normálních podmínek, což je dobré v druhé blízké IR oblasti. Bylo také prokázáno, že je vysoce fotostabilní, což znamená, že se při vystavení světlu snadno nerozbije. Podrobná měření toho, jak molekula reaguje na magnetická pole a numerické výpočty pomocí teorie funkcionálních funkcí hustoty (DFT) ukázaly, jak jedinečná distribuce elektronů v oblaku zahrnujícím celou komplikovanou strukturu molekuly vázající kov (také známé jako PI-radikaloid) vedla k absorpcím, které nejsou možné u existujících podobných sloučenin.

Protože druhé blízké IR není tak silně absorbováno tkáněmi, oblasti senzibilizované barvivem mohou být více vystaveny světlu, což umožňuje jasnější zobrazení a lepší dodávku tepla pro terapie. Tým doufá, že jejich molekula otevře dveře novým přístupům k hloubkové tkáňové medicíně, stejně jako obecnějším aplikacím chemické katalýzy.

Tato práce byla podpořena JSPS Grant Numbers JP20H00406 a JP22K19937, JST Presto Grant Number JPMJPR2103, Izumi Science and Technology Foundation, Advanced Research Infrastructure for Materials and Nanotechnology in Japan (Arim) Ministerstva školství, sportu, sportu, vědy, vědy a technologie1820, the Návrh Číslo1820m, the Návrh Number1820m the Izumi Science and Technology Foundation, Advanced Research Infrastructure for Materials and Nanotechnology in Japan (Arim) Kooperativní výzkumný program od NJRC Mater. & Dev. A Tokyo Global Partner Fellowship z Tokyo Metropolitan University.

Zdroje: