A Rice Egyetem vegyésze, Han Xiao laboratóriuma által kifejlesztett NIR-II kis molekulájú festék a Journal of the American Chemical Society december 28-i számának borítóján szerepel. Köszönet: Xiao Lab/Rice University
A Rice Egyetem laboratóriuma új képalkotó eszközt hoz létre, amely potenciálisan alkalmas a rák kezelésére.
Beszéljen egy ragyogó ötletről: az agy megvilágítása már nem csak egy beszéd, köszönhetően az innovatív vegyészeknek Rice University és a Stanford Egyetem.
A Rice Egyetem Han Xiao és a Stanford Egyetem Zhen Cheng munkatársa munkatársaival együtt olyan non-invazív agyi képalkotó eszközt hoztak létre, amely a korábban elérhetetlen struktúrákra és funkciókra világít rá. Egyedülálló kis molekulájú, fluoroforként ismert festékük a maga nemében az első, amely áthatol a vér-agy gáton. Ezenkívül egy egereken végzett vizsgálat során a festék képes volt megkülönböztetni az egészséges agyszövetet a glioblasztóma daganattól.
"Ez nagyon hasznos lehet például képalkotó irányítású műtéteknél" - mondta Xiao. "Ezzel a festékkel az orvos meghatározhatja, hol van a határ a normál agyszövet és a daganatszövet között."
A tanulmány a borítón található Journal of the American Chemical Society.
A Rice Egyetem vegyésze, Han Xiao és munkatársai által kifejlesztett formanzanát NIR-II kis molekulájú festék jelenleg az egyetlen a maga nemében, amely képes átjutni a vér-agy gáton. Köszönet: Xiao Lab/Rice University
Ha járt már akváriumban vagy szórakozóhelyen, valószínűleg észrevette azt a színes fényt, amelyet egyes tárgyak vagy felületek fekete fényben bocsátanak ki. Ez a fluoreszcencia néven ismert ragyogó hatás hasznos lehet olyan dolgok láthatóvá tételére, amelyek egyébként észrevétlenek maradnak.
Zhen Cheng a Shanghai Materia Medica Intézet és a Stanford Egyetem kutatója. Köszönet: Xiao Lab/Rice University
"A fluoreszcens képalkotást testünk különböző részein lévő rák képalkotására alkalmazták" - mondta Xiao. "A fluoreszcens szonda előnyei közé tartozik a nagy felbontás és az a képesség, hogy a szondát különféle anyagok vagy tevékenységek leolvasására adaptálják."
Minél mélyebb egy szövet vagy szerv, annál hosszabb hullámhosszra van szükség a fluoreszcens kis molekulák jelenlétének felismeréséhez. Emiatt a második közeli infravörös (NIR-II) csatorna 1,000-1,700 nanométer hullámhosszal különösen fontos a mélyszöveti képalkotásban. Referenciaként a látható fény hullámhossza 380 és 700 nanométer között van.
"Eszközünk nagyon értékes a mély képalkotáshoz, mert a NIR-II régióban működik" - mondta Xiao. "A NIR-II hullámhosszakkal ellentétben a látható spektrumban vagy a közeli infravörös hullámhosszú 600 és 900 nanométeres (NIR-I) fluoreszcens effektusok csak bőrmélyre visznek."
Az agyi leképezés nemcsak a szövetek mélysége és hozzáférhetősége miatt jelent különös kihívást, hanem a vér-agy gát miatt is, amely sejtréteg nagyon szelektív szűrőként korlátozza az anyagoknak a keringési rendszerből a központi idegrendszerbe jutását. .
Han Xiao a kémia, a biotudományok és a biomérnöki tudományok adjunktusa a Rice Egyetemen. Köszönet: Xiao Lab/Rice University
„Az emberek mindig tudni akarják, hogy pontosan mi történik az agyban, de nagyon nehéz olyan molekulát megtervezni, amely át tud hatolni a vér-agy gáton. A kis molekulájú gyógyszerek akár 98%-át az Élelmiszer és Kábítószer Az adminisztráció (FDA) nem teheti meg” – mondta Xiao.
"Általánosságban elmondható, hogy a NIR-II festékmolekulák általában nagyok, mert konjugált szerkezetről van szó, sok kettős kötéssel" - folytatta. „Ez egy igazi probléma, és az oka annak, hogy eddig nem tudtuk használni a fluoreszcenciát az agyi képalkotásban. Megpróbáltuk megoldani ezt a problémát ennek az új festékállványnak a kifejlesztésével, amely nagyon kicsi, de hosszú emissziós hullámhosszú.
A másik két ismert NIR-II festékállványtól eltérően, amelyek nem képesek átjutni a vér-agy gáton, a Xiao által kifejlesztett kompaktabb, így kiváló jelölt az agyat célzó szondákhoz vagy gyógyszerekhez. "A jövőben módosíthatjuk ezt az állványt, és felhasználhatjuk arra, hogy sok különböző metabolitot keressünk az agyban" - mondta Xiao.
Az agyon túl a Xiao által kifejlesztett festék sokkal tartósabb, mint az indocianin zöld, az egyetlen kis molekulájú NIR festék, amelyet az FDA kontrasztanyagként engedélyez. A hosszabb élettartam azt jelenti, hogy a kutatóknak több idejük van a fluoreszcens nyomok rögzítésére, mielőtt az eltűnne.
"Fénynek kitéve az indocianin zöld festék nyoma másodpercek alatt megromlik, míg a festékünk több mint 10 percig stabil nyomot hagy maga után" - mondta Xiao.
Hivatkozás: Shichao Wang, Hui Shi, Lushun Wang, Axel Loredo, Sergei M. Bachilo, William Wu, Zeru Tian, Yuda Chen „Fényképezhető kismolekulájú NIR-II fluoreszcens állványok, amelyek átlépik a vér-agy akadályt a noninvazív agyi képalkotáshoz” , R. Bruce Weisman, Xuanjun Zhang, Zhen Cheng és Han Xiao, 13. december 2022., Journal of the American Chemical Society.
DOI: 10.1021/jacs.2c11223
A tanulmányt a Texasi Rákmegelőzési és Kutatóintézet, az Országos Egészségügyi Intézet, az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma, a Welch Alapítvány, a Nemzeti Tudományos Alapítvány, a Hamill Alapítvány, a John S. Dunn Alapítvány és a Stanford Egyetem Tanszék finanszírozta. a radiológiáról.
