New Dye siūlo giluminio vaizdo gavimo ir vėžio gydymo proveržį

New Dye siūlo giluminio vaizdo gavimo ir vėžio gydymo proveržį

Tokijo Metropoliteno universiteto mokslininkai sukūrė naują dažiklį, kuris gali stipriai sugerti antrąją artimą IR spinduliuotę ir paversti ją šiluma. Pradėję nuo dažų iš tulžies pigmentų šeimos, jie sukūrė unikalią žiedo struktūrą, galinčią surišti rodį ir iridį. Matavimai ir modeliavimas parodė stiprią antrąją beveik IR absorbciją ir išskirtinį fotostabilumą. Antrosios artimosios bangos lengvai prasiskverbia pro žmogaus audinius; Nauji dažai gali būti naudojami giliųjų audinių terapijai ir vaizdavimui.

Antroji artima IR elektromagnetinio spektro sritis (1000–1700 nanometrų) yra potencialiai svarbus medicinos mokslo bangų ilgių diapazonas. Šioje srityje šviesa nėra taip stipriai išsklaidyta ar sugeriama biologinio audinio. Dėl šio skaidrumo jis idealiai tinka tiekti energiją į gilesnes kūno dalis, nesvarbu, ar tai būtų daroma, ar atliekant gydymą. Svarbus tokios terapijos pavyzdys yra fotoakustinis vaizdas diagnozuojant ir gydant vėžį. Kai kontrastinė medžiaga, įšvirkščiama į kūną, švirkščiama šviesos, ji skleidžia šilumą ir sukuria mažus ultragarsinius smūgius, kuriuos galima aptikti vaizdavimui arba pažeisti pačias vėžines ląsteles.

Šio metodo veiksmingumas priklauso nuo to, ar yra stabilių kontrastinių medžiagų, kurios gali efektyviai sugerti šviesą šiais bangos ilgiais. Tačiau dauguma kontrastinių medžiagų yra jautresnės pirmajame beveik IR srityje (700–1000 nanometrų), kur sklaidos poveikis yra stipresnis ir energijos tiekimas yra mažiau efektyvus.

Dabar mokslininkų komanda, vadovaujama docento Masatoshi Ichida iš Tokijo Metropoliteno universiteto, sukūrė naują cheminį junginį, kuris įveikia šio Achilo kulną. Pradėję nuo dažų iš tulžies pigmentų šeimos, vadinamo bilatrienu, jie naudojo metodą, žinomą kaip N-painios chemija, kad pakeistų bilatrieno žiedo struktūrą, kad būtų priimtas metalo jonų surišimas. Savo naujausiame darbe jie sėkmingai įtraukė rodžio ir indžio jonus į žiedą per azoto atomus.

Naujieji komandos dažai įprastomis sąlygomis parodė stipriausią šviesos sugertį esant 1600 nanometrų bangos ilgiui, o tai yra gerai antrajame beveik IR regione. Taip pat buvo įrodyta, kad jis yra labai stabilus fotografijai, o tai reiškia, kad jis lengvai nesuyra veikiamas šviesos. Išsamūs molekulės reakcijos į magnetinius laukus matavimai ir skaitiniai skaičiavimai, naudojant tankio funkcinę teoriją (DFT), parodė, kaip unikalus elektronų pasiskirstymas debesyje, apimantis visą sudėtingą metalą surišančios molekulės (taip pat žinomos kaip PI-radikaloidas) struktūrą, lėmė, kad esamuose panašiuose junginiuose absorbcija neįmanoma.

Kadangi antrasis beveik IR audiniai nėra taip stipriai sugeriami, dažais įjautrintos sritys gali būti labiau veikiamos šviesoje, todėl galima gauti aiškesnį vaizdą ir geriau tiekti šilumą terapijai. Komanda tikisi, kad jų molekulė atvers duris naujiems giliųjų audinių medicinos požiūriams, taip pat bendresniems cheminės katalizės pritaikymams.

Šį darbą parėmė JSPS dotacijos numeriai JP20H00406 ir JP22K19937, JST Presto dotacijos numeris JPMJPR2103, Izumi mokslo ir technologijų fondas, Japonijos medžiagų ir nanotechnologijų pažangioji tyrimų infrastruktūra (Arim), Švietimo, sporto, mokslo ir sporto ministerijos (Proposal, ProposalT numeris) JPMXP1222ms1802, NJRC Mater bendradarbiavimo tyrimų programa. & Dev. Ir Tokijo pasaulinio partnerio stipendija iš Tokijo Metropoliteno universiteto.

Šaltiniai: