_ O nanotorță reîncărcabilă: piste de imagistică cu luminescență ulterioară microroboți bazați pe celule în timp real

O nanosondă luminiscentă cu strălucire ulterioară deschide noi posibilități pentru imagistica celulelor vii. După cum raportează o echipă de cercetare în jurnalul Angewandte Chemie International Edition, noua lor „nanotorță” poate continua să luminesce timp de mai mult de 10 zile după o singură excitare.

Acest lucru permite rutelor parcurse prin corp de microroboți să fi urmărit în timp real. În plus, poate fi „reîncărcat” non-invaziv cu lumină în infraroșu apropiat (NIR), fără contact.

Macrofagele sunt celule imune importante care „mâncă” bacterii și sunt implicate în eliminarea celulelor canceroase. În plus, pot prelua medicamente și le pot transporta în celule, inclusiv în celulele tumorale. Dacă preiau nanoparticule magnetice, macrofagele pot fi ghidate de magnet către o zonă țintă din corp, cum ar fi o tumoare. Acest lucru permite „microroboților” macrofagilor să reducă efectele secundare asociate chimioterapiei.

Ar fi util să putem urmări microroboții în timp pe măsură ce se deplasează prin corp. Au fost luate în considerare tehnici de imagistică prin fluorescență, dar necesită iradiere externă constantă. Aceasta cauzează un nivel ridicat de zgomot de fond rezultat din autofluorescența multor biomolecule. În plus, adâncimea limitată de penetrare a luminii vizibile și UV prin țesuturi necesare în țesut limitează adâncimea de detecție.

O alternativă ar putea fi utilizarea de sonde care pot fi iradiate înainte de procedură și produc un amurg. Cu toate acestea, nanoparticulele anorganice cu strălucire de lungă durată prezintă riscul ca ionii de metale grele să se scurgă; în timp ce compușii organici luminesc doar pentru o perioadă scurtă de timp și nu pot fi excitați în mod repetat.

O echipă de la Institutul de Tehnologie Avansată din Shenzhen, Academia Chineză de Științe (China) care colaborează cu Universitatea Koç (Turcia) a dezvoltat acum un „nanotorță reîncărcabilă”. Este alcătuit din mai multe componente: nanoparticule ale unui precursor al unei molecule organice luminiscente, fotosensibilizatori (un analog hidrofob al albastrului de metilen) și polietilen glicol echipat cu peptide care pătrund în celule.

Fotosensibilizatorul absoarbe lumina NIR și excită moleculele de oxigen din jur. Acest oxigen singlet foarte reactiv se leagă apoi de precursor și formează o grupare dioxetan, un inel cu patru membri format din doi atomi de oxigen și doi atomi de carbon. Aceasta suferă o rearanjare care eliberează molecula luminiscentă dorită și emite exces de energie prin luminiscare. După iradierea inițială, nanotorțele continuă să luminesce timp de zece zile.

Odată epuizate, nanotorțele pot fi reîncărcate „de la distanță” și făcute să luminesce din nou prin radiația externă cu lumină NIR, care poate pătrunde adânc în țesuturi. -de mai multe ori. Acest lucru necesită selectarea cantităților relative de fotosensibilizant și precursor al moleculei luminiscente, astfel încât numai unii dintre precursori să fie activați la fiecare iradiere. Acest lucru permite realizarea de imagini pe perioade mai lungi de timp.

Echipa din China condusă de Pengfei Zhang, Ping Gong și Lintao Cai a colaborat cu echipa din Turcia condusă de Safacan-Kolemen pentru a introduce aceste noi nanotorțe în microroboții bazați pe macrofage. și au putut să-și urmeze calea ghidată de magnet prin corpurile șoarecilor în timp real prin semnalele de luminiscență.

(Fluierul)