New Dye piedāvā izrāvienu dziļās attēlveidošanas un vēža terapijā

New Dye piedāvā izrāvienu dziļās attēlveidošanas un vēža terapijā

Tokijas Metropolitēna universitātes pētnieki ir izstrādājuši jaunu krāsvielu, kas var spēcīgi absorbēt otro gandrīz IR starojumu un pārvērst to siltumā. Sākot ar krāsvielu no žults pigmentu saimes, viņi izstrādāja unikālu gredzena struktūru, kas var saistīt rodiju un irīdiju. Mērījumi un modelēšana uzrādīja spēcīgu otro gandrīz IR absorbciju un izcilu fotostabilitāti. Otrie tuvu viļņi viegli iekļūst cilvēka audos; Jauno krāsvielu var izmantot dziļo audu terapijā un attēlveidošanā.

Otrs elektromagnētiskā spektra gandrīz IS apgabals (1000–1700 nanometri) ir potenciāli svarīgs viļņu garuma diapazons medicīnas zinātnei. Šajā zonā gaisma nav tik spēcīgi izkliedēta vai absorbēta bioloģiskajos audos. Pateicoties šai caurspīdīgumam, tas ir ideāli piemērots enerģijas nogādāšanai dziļākās ķermeņa daļās gan attēlveidošanai, gan ārstēšanai. Svarīgs šādas terapijas piemērs ir fotoakustiskā attēlveidošana vēža diagnostikā un ārstēšanā. Kad kontrastviela, kas ievadīta ķermenī, tiek injicēta ar gaismu, tā izstaro siltumu, radot nelielus ultraskaņas triecienus, kurus var noteikt attēlveidošanai vai arī bojāt vēža šūnas.

Šīs pieejas efektivitāte ir atkarīga no stabilu kontrastvielu pieejamības, kas var efektīvi absorbēt gaismu šajos viļņu garumos. Tomēr lielākā daļa kontrastvielu ir jutīgākas pirmajā gandrīz IR reģionā (700–1000 nanometri), kur izkliedes efekti ir spēcīgāki un enerģijas piegāde ir mazāk efektīva.

Tagad pētnieku komanda asociētā profesora Masatoshi Ichida vadībā no Tokijas Metropolitēna universitātes ir izstrādājusi jaunu ķīmisku savienojumu, kas pārvar šī Ahileja papēdi. Sākot ar krāsvielu no žults pigmentu saimes, ko sauc par bilatriēnu, viņi izmantoja metodi, kas pazīstama kā N-apjukuma ķīmija, lai mainītu bilatriēna gredzena struktūru, lai pieņemtu metālu jonu saistīšanos. Savā nesenajā darbā viņi veiksmīgi iekļāva rodija un indija jonus gredzenā, izmantojot slāpekļa atomus.

Komandas jaunā krāsviela uzrādīja spēcīgāko gaismas absorbciju pie viļņa garuma 1600 nanometri normālos apstākļos, kas ir labs otrajā gandrīz IR reģionā. Ir arī pierādīts, ka tas ir ļoti fotostabils, kas nozīmē, ka tas viegli nesadalās, ja tiek pakļauts gaismai. Detalizēti mērījumi par to, kā molekula reaģē uz magnētiskajiem laukiem, un skaitliskie aprēķini, izmantojot blīvuma funkcionālo teoriju (DFT), parādīja, kā unikālais elektronu sadalījums mākonī, kas aptver visu metālu saistošās molekulas (pazīstama arī kā PI-radikaloīda) sarežģīto struktūru, izraisīja absorbciju, kas nav iespējama esošajos līdzīgos savienojumos.

Tā kā otro gandrīz infrasarkano staru audos neuzsūc tik spēcīgi, ar krāsvielu sensibilizētie reģioni var būt vairāk pakļauti gaismai, tādējādi nodrošinot skaidrāku attēlu un labāku siltuma piegādi terapijai. Komanda cer, ka viņu molekula pavērs durvis jaunām pieejām dziļo audu medicīnā, kā arī vispārīgākiem pielietojumiem ķīmiskajā katalīzē.

Šo darbu atbalstīja JSPS Grant Numbers JP20H00406 un JP22K19937, JST Presto Grant Number JPMJPR2103, Izumi Zinātnes un tehnoloģiju fonds, Izglītības, sporta, zinātnes un sporta ministrijas Izglītības, sporta, zinātnes un tehnoloģiju ministrijas (Proposal, Science, T) uzlabotās pētniecības infrastruktūra materiālu un nanotehnoloģiju jomā Japānā (Arim). JPMXP1222ms1802, kooperatīvā pētniecības programma no NJRC Mater. & Dev. Un Tokijas globālā partnera stipendija no Tokijas Metropolitēnas universitātes.

Avoti: