New Dye offre une percée dans l’imagerie en profondeur et la thérapie contre le cancer

New Dye offre une percée dans l’imagerie en profondeur et la thérapie contre le cancer

Des chercheurs de l’Université métropolitaine de Tokyo ont développé un nouveau colorant capable d’absorber fortement le deuxième rayonnement proche infrarouge et de le convertir en chaleur. En partant d’un colorant de la famille des pigments biliaires, ils ont conçu une structure annulaire unique capable de lier le rhodium et l’iridium. Les mesures et la modélisation ont montré de fortes absorptions dans le proche infrarouge secondaire et une photostabilité exceptionnelle. Les secondes ondes du proche infrarouge pénètrent facilement dans les tissus humains ; Le nouveau colorant peut être utilisé dans les thérapies et l’imagerie des tissus profonds.

La deuxième région proche infrarouge du spectre électromagnétique (1 000 à 1 700 nanomètres) constitue une gamme de longueurs d’onde potentiellement importante pour la science médicale. Dans cette zone, la lumière n’est pas aussi fortement diffusée ou absorbée par les tissus biologiques. Cette transparence le rend idéal pour fournir de l’énergie aux parties plus profondes du corps, que ce soit pour l’imagerie ou les traitements. Un exemple important d’une telle thérapie est l’imagerie photoacoustique dans le diagnostic et le traitement du cancer. Lorsqu’un agent de contraste injecté dans le corps reçoit de la lumière, il émet de la chaleur, créant de minuscules chocs ultrasonores qui peuvent soit être détectés pour l’imagerie, soit endommager les cellules cancéreuses elles-mêmes.

L'efficacité de cette approche dépend de la disponibilité d'agents de contraste stables capables d'absorber efficacement la lumière à ces longueurs d'onde. Cependant, la majorité des agents de contraste sont plus sensibles dans la première région du proche infrarouge (700 à 1 000 nanomètres), où les effets de diffusion sont plus forts et la fourniture d’énergie est moins efficace.

Aujourd'hui, une équipe de chercheurs dirigée par le professeur agrégé Masatoshi Ichida de l'Université métropolitaine de Tokyo a développé un nouveau composé chimique qui surmonte le talon d'Achille. En commençant par un colorant de la famille des pigments biliaires appelé bilatriène, ils ont utilisé une méthode connue sous le nom de chimie de confusion N pour modifier la structure cyclique du bilatriène afin d'accepter la liaison des ions métalliques. Dans leurs travaux récents, ils ont réussi à incorporer des ions rhodium et indium dans l’anneau via des atomes d’azote.

Le nouveau colorant de l'équipe a montré sa plus forte absorption de lumière à une longueur d'onde de 1 600 nanomètres dans des conditions normales, ce qui est bon dans la deuxième région proche infrarouge. Il a également été démontré qu’il est hautement photostable, ce qui signifie qu’il ne se brise pas facilement lorsqu’il est exposé à la lumière. Des mesures détaillées de la façon dont la molécule réagit aux champs magnétiques et des calculs numériques utilisant la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) ont montré comment la distribution unique des électrons dans un nuage englobant la structure entière et complexe de la molécule de liaison au métal (également connue sous le nom de PI-radicaloïde) a entraîné des absorptions impossibles dans des composés similaires existants.

Étant donné que le deuxième proche infrarouge n’est pas aussi fortement absorbé par les tissus, les régions sensibilisées par le colorant peuvent être davantage exposées à la lumière, ce qui permet une imagerie plus claire et un meilleur apport de chaleur pour les thérapies. L’équipe espère que leur molécule ouvrira la porte à de nouvelles approches en matière de médecine des tissus profonds, ainsi qu’à des applications plus générales en catalyse chimique.

Ce travail a été soutenu par les numéros de subvention JSPS JP20H00406 et JP22K19937, le numéro de subvention JST Presto JPMJPR2103, la Fondation Izumi pour la science et la technologie, l'infrastructure de recherche avancée pour les matériaux et la nanotechnologie au Japon (Arim) du ministère de l'Éducation, des Sports, des Sports, de la Science, de la Science et de la Technologie (MEXT) sous le numéro de proposition JPMXP1222ms1802, le programme de recherche coopérative de Mater du NJRC. & Dév. Et une bourse de partenariat mondial de Tokyo de l'Université métropolitaine de Tokyo.

Sources :