Forskere fra Tokyo Metropolitan University har udviklet et nyt farvestof, der stærkt kan absorbere anden næsten IR-stråling og omdanne den til varme. Fra og med et farvestof fra galdepigmentfamilien designede de en unik ringstruktur, der kan binde Rhodium og Iridium.
Målinger og modellering afslørede stærke anden næsten IR-absorptioner og enestående fotostabilitet. Anden næsten IR-bølger trænger let ind i humant væv; Det nye farvestof kan påføres i dybe vævsterapier og billeddannelse.
Den anden nær-IR-region af det elektromagnetiske spektrum (1.000-1.700 nanometer) er et potentielt vigtigt bølgelængdeområde for medicinsk videnskab. I dette interval er lys ikke så stærkt spredt eller absorberet af biologisk væv. Denne gennemsigtighed gør den ideel til at levere energi i dybere dele af kroppen, hvad enten det er til billeddannelse eller behandlinger.
Et vigtigt eksempel på en sådan terapi er fotoakustisk billeddannelse i kræftdiagnose og behandling. Når en kontrastmiddel, der indsprøjtes i kroppen, bliver ramt af lys, udsender den varme, der skaber små ultralydsstød, som enten kan påvises til billeddannelse eller selv bruges til at skade kræftceller.
Effektiviteten af denne tilgang hænger sammen med tilgængeligheden af stabile kontrastmidler, som effektivt kan absorbere lys ved disse bølgelængder. Størstedelen af kontrastmidlerne er imidlertid mere følsomme i det første nær-IR-interval (700-1.000 nanometre), hvor spredningseffekter er stærkere, og energilevering er mindre effektiv.
Nu har et team af forskere ledet af lektor Masatoshi Ichida fra Tokyo Metropolitan University udviklet en ny kemisk forbindelse, der overvinder denne Achilles ‘hæl.
Fra og med et farvestof fra galdepigmentfamilien kaldet bilatrien, anvendte de en metode kendt som n-konfusionskemi for at modificere ringstrukturen i bilatrien for at acceptere bindingen af metalioner. I deres seneste arbejde inkorporerede de med succes rhodium- og indiumioner på ringen via nitrogenatomer.
Holdets nye farvestof viste sin stærkeste lysabsorption ved en bølgelængde på 1.600 nanometer under normale forhold, hvilket er godt inde i den anden nær-IR-region.
Det blev også vist at være meget fotostabelt, hvilket betyder, at det ikke let går i stykker ved eksponering for lys.
Detaljerede målinger af, hvordan molekylet reagerer på magnetiske felter, og numeriske beregninger ved hjælp af densitetsfunktionsteori (DFT) viste begge, hvordan den unikke fordeling af elektroner i en sky, der omfatter helheden, indviklede struktur af det metalbindende molekyle (også kendt som en PI -Radikaloid) gav anledning til absorbanser, som ikke er mulige i eksisterende, lignende forbindelser.
Da den anden nær-IR ikke er så stærkt absorberet af væv, kan regioner, der føles med farvestoffet, udsættes stærkere for lys, hvilket muliggør klarere billeddannelse og bedre levering af varme til terapier.
Holdet håber, at deres molekyle åbner døren til nye tilgange til dybt vævsmedicin såvel som mere generelle anvendelser til kemisk katalyse.