New Dye oferă o descoperire în imagistica în profunzime și terapia cancerului

New Dye oferă o descoperire în imagistica în profunzime și terapia cancerului

Cercetătorii de la Universitatea Metropolitană din Tokyo au dezvoltat un nou colorant care poate absorbi puternic a doua radiație aproape IR și o poate transforma în căldură. Pornind de la un colorant din familia pigmenților biliari, au proiectat o structură unică de inel care poate lega rodiul și iridiul. Măsurătorile și modelarea au arătat absorbții puternice de aproape IR și fotostabilitate excepțională. Undele secundare aproape de ir pătrund cu ușurință în țesutul uman; Noul colorant poate fi utilizat în terapiile țesuturilor profunde și imagistică.

A doua regiune aproape IR a spectrului electromagnetic (1000-1700 nanometri) este un interval de lungimi de undă potențial important pentru știința medicală. În această zonă, lumina nu este la fel de puternic împrăștiată sau absorbită de țesutul biologic. Această transparență îl face ideal pentru furnizarea de energie în părțile profunde ale corpului, fie pentru imagistică, fie pentru tratamente. Un exemplu important de astfel de terapie este imagistica fotoacustică în diagnosticul și tratamentul cancerului. Când un agent de contrast injectat în corp este injectat cu lumină, acesta emite căldură, creând mici șocuri cu ultrasunete care pot fi detectate fie pentru imagistică, fie pot deteriora celulele canceroase.

Eficacitatea acestei abordări depinde de disponibilitatea agenților de contrast stabili care pot absorbi eficient lumina la aceste lungimi de undă. Cu toate acestea, majoritatea agenților de contrast sunt mai sensibili în prima regiune aproape IR (700-1000 nanometri), unde efectele de împrăștiere sunt mai puternice și livrarea de energie este mai puțin eficientă.

Acum, o echipă de cercetători condusă de profesorul asociat Masatoshi Ichida de la Universitatea Metropolitană din Tokyo a dezvoltat un nou compus chimic care depășește călcâiul acestui Ahile. Pornind de la un colorant din familia pigmentului biliar numit bilatriene, au folosit o metodă cunoscută sub numele de chimie de confuzie N pentru a modifica structura inelului bilatrienei pentru a accepta legarea ionilor metalici. În munca lor recentă, au încorporat cu succes ioni de rodiu și indiu în inel prin intermediul atomilor de azot.

Noul colorant al echipei și-a arătat cea mai puternică absorbție a luminii la o lungime de undă de 1600 de nanometri în condiții normale, ceea ce este bun în a doua regiune aproape IR. De asemenea, s-a dovedit a fi foarte fotostabil, ceea ce înseamnă că nu se desface ușor atunci când este expus la lumină. Măsurătorile detaliate ale modului în care molecula răspunde la câmpurile magnetice și calculele numerice folosind teoria funcțională a densității (DFT) au arătat cum distribuția unică a electronilor într-un nor cuprinzând întreaga structură complicată a moleculei de legare a metalelor (cunoscută și sub numele de PI-radicaloid) a dus la absorbții imposibile în compușii similari existenți.

Deoarece al doilea aproape IR nu este absorbit la fel de puternic de țesuturi, regiunile sensibilizate cu colorantul pot fi mai expuse la lumină, permițând imagini mai clare și o mai bună livrare a căldurii pentru terapii. Echipa speră că molecula lor va deschide ușa către noi abordări ale medicinei țesuturilor profunde, precum și aplicații mai generale pentru cataliza chimică.

Această lucrare a fost susținută de JSPS Grant Numbers JP20H00406 și JP22K19937, JST Presto Grant Number JPMJPR2103, Izumi Science and Technology Foundation, Advanced Research Infrastructure for Materials and Nanotechnology in Japan (Arim) a Ministerului Educației, Sportului, Sportului, Științei, Științei și Tehnologiei (MEXT) JPMXP1222ms1802, Programul de cercetare cooperativă de la NJRC Mater. & Dev. Și un Tokyo Global Partner Fellowship de la Tokyo Metropolitan University.

Surse: