Oamenii de știință pot monitoriza procesele biomoleculare din țesutul viu prin metode optice neinvazive, cum ar fi imagistica cu fluorescență.

fluorescentă

Cu toate acestea, coloranții fluorescenți utilizați în acest scop sunt adesea destul de instabili, iar albirea foto, lipsa de specificitate și farmacocinetica slabă sunt probleme recurente.

Oamenii de știință americani au dezvoltat un scut molecular care stabilizează coloranții fluorescenți în infraroșu apropiat și le îmbunătățește funcționalitatea. Sinteza și caracterizarea lor sunt raportate în revista Angewandte Chemie.

Bioimaginea cu fluorescență folosește adesea regiunea luminii în infraroșu apropiat, deoarece această radiație poate pătrunde eficient în țesutul uman. Coloranții fluorescenți proiectați în acest scop au, de obicei, o arhitectură moleculară plană, simetrică, care favorizează absorbția luminii aproape în infraroșu, dar coloranții trebuie să fie solubili în apă și să poarte grupuri funcționale pentru conjugarea cu biomolecule care vizează, de exemplu, anticorpi sau tumori. legarea peptidelor.

Povești conexe

Un membru al acestei clase de coloranți fluorescenți, numiți heptametină cianine, sau Cy7, este în prezent în curs de investigare în aplicații chirurgicale.

Cu toate acestea, moleculele Cy7 au dezavantajele lor. Cromoforul lor absorbant de lumină este vulnerabil la radicalii de oxigen, ceea ce duce la albire. În plus, moleculele rigide plate se pot agrega și interacționa nespecific cu alte biomolecule, ceea ce încetinește clearance-ul lor din corp.

Pentru a aborda aceste probleme, Bradley D. Smith și grupul său de la Universitatea Notre Dame, SUA, au îmbunătățit structura chimică a colorantului. Pentru a proteja cromoforul heptametinei de atacul oxigenului, au introdus un scut voluminos și inteligent.

Au atașat un grup aromat voluminos deasupra părții centrale a cromoforului și au mobilat acest grup superior cu brațe lungi de protecție proiectate peste ambele fețe ale cromoforului, ca o pasăre care își acoperă cuibul cu aripile sale.

Colorantul rezultat, pe care oamenii de știință îl numesc „colorant cu cianină heptametină protejat steric” sau s775z, a fost solubil în apă și a asigurat o fluorescență stabilă. Arhitectura protejată a împiedicat agregarea și fotoblanșarea, au raportat autorii.

Vopseaua a fost excepțional de stabilă împotriva degradării chimice și a putut fi depozitată "la nesfârșit" într-un frigider comun, au scris autorii.

De asemenea, au efectuat studii de imagistică la șoareci vii și au constatat că s775z, spre deosebire de toți ceilalți coloranți studiați, nu s-a acumulat în organele de eliminare a sângelui, ci a fost spălat rapid din corp. Mai mult, o versiune de cancer s775z orientată împotriva cancerului s-a acumulat la un nivel ridicat în tumori și ar putea fi vizualizată prin imagistica fluorescentă a șoarecilor vii.

Autorii sugerează că noul colorant s775z va fi util pentru o gamă largă de aplicații de imagistică biomedicală. Ei subliniază că trecerea de la o moleculă plană la o arhitectură de ecranare tridimensională a fost cheia pentru a face această clasă de coloranți de fluorescență în infraroșu aproape mai stabilă și mai eficientă.