New Dye pakub läbimurret süvakuvamises ja vähiravis

New Dye pakub läbimurret süvakuvamises ja vähiravis

Tokyo Metropolitani ülikooli teadlased on välja töötanud uue värvaine, mis suudab tugevalt absorbeerida teist lähi-IR-kiirgust ja muuta selle soojuseks. Alustades sapipigmendi perekonnast pärit värvainega, kujundasid nad ainulaadse ringstruktuuri, mis suudab siduda roodiumi ja iriidiumi. Mõõtmised ja modelleerimine näitasid tugevat teist peaaegu IR-neeldumist ja erakordset fotostabiilsust. Teised lähilained tungivad kergesti inimkudedesse; Uut värvainet saab kasutada sügavate kudede teraapiates ja pildistamisel.

Elektromagnetilise spektri teine ​​lähi-IR piirkond (1000–1700 nanomeetrit) on arstiteaduse jaoks potentsiaalselt oluline lainepikkuste vahemik. Selles piirkonnas ei ole valgus bioloogilistes kudedes nii tugevalt hajutatud ega imendunud. See läbipaistvus muudab selle ideaalseks energia edastamiseks keha sügavamatesse osadesse, olgu siis pildistamiseks või raviks. Sellise ravi oluline näide on fotoakustiline pildistamine vähi diagnoosimisel ja ravil. Kui kehasse süstitud kontrastainet süstitakse valgusega, kiirgab see soojust, tekitades pisikesi ultrahelišokke, mida saab tuvastada pildistamiseks või kahjustada vähirakke endid.

Selle lähenemisviisi tõhusus sõltub stabiilsete kontrastainete olemasolust, mis suudavad nendel lainepikkustel tõhusalt valgust neelata. Suurem osa kontrastaineid on aga tundlikumad esimeses lähi-IR piirkonnas (700–1000 nanomeetrit), kus hajumise mõju on tugevam ja energia edastamine vähem efektiivne.

Nüüd on Tokyo Metropolitani ülikooli dotsent Masatoshi Ichida juhitud teadlaste meeskond välja töötanud uue keemilise ühendi, mis ületab selle Achilleuse kanna. Alustades sapipigmendi perekonnast pärit värvainega, mida nimetatakse bilatrieeniks, kasutasid nad meetodit, mida tuntakse N-segaduse keemiana, et muuta bilatrieeni ringi struktuuri, et aktsepteerida metalliioonide sidumist. Oma hiljutises töös lülitasid nad lämmastikuaatomite kaudu tsüklisse edukalt roodiumi ja indiumioone.

Meeskonna uus värvaine näitas normaalsetes tingimustes kõige tugevamat valguse neeldumist lainepikkusel 1600 nanomeetrit, mis on hea teises IR-lähedases piirkonnas. Samuti on näidatud, et see on väga fotostabiilne, mis tähendab, et see ei lagune valguse käes kergesti laiali. Üksikasjalikud mõõtmised selle kohta, kuidas molekul reageerib magnetväljadele, ja arvulised arvutused, kasutades tiheduse funktsionaalset teooriat (DFT), näitasid, kuidas elektronide ainulaadne jaotus pilves, mis hõlmab metalli siduva molekuli (tuntud ka kui PI-radikaloidi) kogu keerulist struktuuri, põhjustas neeldumise, mis ei olnud võimalik olemasolevates sarnastes ühendites.

Kuna teist peaaegu IR-d ei neeldu kudedesse nii tugevalt, võivad värvainega sensibiliseeritud piirkonnad olla rohkem valguse käes, võimaldades selgemat kujutist ja paremat soojuse edastamist teraapiate jaoks. Meeskond loodab, et nende molekul avab ukse uutele lähenemisviisidele süvakoe meditsiinile, aga ka üldisematele rakendustele keemilises katalüüsis.

Seda tööd toetasid JSPS-i stipendiuminumbrid JP20H00406 ja JP22K19937, JST Presto stipendiuminumber JPMJPR2103, Izumi teaduse ja tehnoloogia sihtasutus, haridus-, spordi-, teadus- ja tehnikaministeeriumi haridus-, spordi-, spordi- ja spordiministeeriumi (ProposalT, ProposalT) materjalide ja nanotehnoloogia täiustatud uuringute infrastruktuur Jaapanis (Arim). JPMXP1222ms1802, NJRC Materi koostööuuringute programm. & Dev. Ja Tokyo globaalse partneri stipendium Tokyo Metropolitani ülikoolist.

Allikad: