New Dye offre una svolta nell'imaging approfondito e nella terapia del cancro

New Dye offre una svolta nell'imaging approfondito e nella terapia del cancro

I ricercatori della Tokyo Metropolitan University hanno sviluppato un nuovo colorante in grado di assorbire fortemente la seconda radiazione nel vicino infrarosso e convertirla in calore. Partendo da un colorante della famiglia dei pigmenti biliari, hanno progettato una struttura ad anello unica in grado di legare rodio e iridio. Le misurazioni e la modellazione hanno mostrato forti assorbimenti del secondo vicino IR e un'eccezionale fotostabilità. Le seconde onde nel vicino IR penetrano facilmente nei tessuti umani; Il nuovo colorante può essere utilizzato nelle terapie e nell’imaging dei tessuti profondi.

La seconda regione del vicino IR dello spettro elettromagnetico (1000-1700 nanometri) è un intervallo di lunghezze d’onda potenzialmente importante per la scienza medica. In quest'area, la luce non viene diffusa o assorbita in modo così forte dal tessuto biologico. Questa trasparenza lo rende ideale per fornire energia alle parti più profonde del corpo, sia per l'imaging che per i trattamenti. Un esempio importante di tale terapia è l’imaging fotoacustico nella diagnosi e nel trattamento del cancro. Quando un agente di contrasto iniettato nel corpo viene iniettato con luce, emette calore, creando minuscoli shock ultrasonici che possono essere rilevati per l’imaging o danneggiare le cellule tumorali stesse.

L'efficacia di questo approccio dipende dalla disponibilità di agenti di contrasto stabili in grado di assorbire efficacemente la luce a queste lunghezze d'onda. Tuttavia, la maggior parte degli agenti di contrasto sono più sensibili nella prima regione del vicino IR (700-1000 nanometri), dove gli effetti di scattering sono più forti e l’erogazione di energia è meno efficiente.

Ora un team di ricercatori guidati dal professore associato Masatoshi Ichida della Tokyo Metropolitan University ha sviluppato un nuovo composto chimico che supera il tallone d’Achille. Partendo da un colorante della famiglia dei pigmenti biliari chiamato bilatriene, hanno utilizzato un metodo noto come chimica della N-confusione per alterare la struttura ad anello del bilatriene per accettare il legame degli ioni metallici. Nel loro recente lavoro, hanno incorporato con successo ioni rodio e indio nell'anello tramite atomi di azoto.

Il nuovo colorante del team ha mostrato il suo più forte assorbimento della luce ad una lunghezza d'onda di 1600 nanometri in condizioni normali, che è buona nella seconda regione del vicino IR. È stato anche dimostrato che è altamente fotostabile, il che significa che non si rompe facilmente se esposto alla luce. Misurazioni dettagliate di come la molecola risponde ai campi magnetici e calcoli numerici utilizzando la teoria del funzionale della densità (DFT) hanno mostrato come la distribuzione unica di elettroni in una nuvola che comprende l’intera e complicata struttura della molecola legante il metallo (nota anche come radicalide PI) ha portato ad assorbimenti non possibili in composti simili esistenti.

Poiché il secondo IR vicino non è assorbito così fortemente dai tessuti, le regioni sensibilizzate con il colorante possono essere maggiormente esposte alla luce, consentendo immagini più chiare e una migliore erogazione di calore per le terapie. Il team spera che la loro molecola apra la porta a nuovi approcci alla medicina dei tessuti profondi, nonché ad applicazioni più generali alla catalisi chimica.

Questo lavoro è stato supportato da JSPS Grant Numbers JP20H00406 e JP22K19937, JST Presto Grant Number JPMJPR2103, Izumi Science and Technology Foundation, Advanced Research Infrastructure for Materials and Nanotechnology in Japan (Arim) del Ministero dell'Istruzione, dello Sport, della Scienza e della Tecnologia (MEXT) con la proposta numero JPMXP1222ms1802, il Programma di ricerca cooperativa di NJRC Mater. e sviluppatore E una borsa di studio Tokyo Global Partner della Tokyo Metropolitan University.

Fonti: