Des chercheurs de la Tokyo Metropolitan University ont développé un nouveau colorant qui peut fortement absorber le deuxième rayonnement proche de l'IR et le transformer en chaleur. En commençant par un colorant de la famille des pigments biliaires, ils ont conçu une structure annulaire unique qui peut se lier au rhodium et à l'iridium. Les mesures et la modélisation ont révélé de fortes secondes absorptions presque IR et une photostabilité exceptionnelle. Les seconds ondes presque irrités pénètrent facilement dans le tissu humain; Le nouveau colorant peut être appliqué dans les thérapies tissulaires profondes et l'imagerie.
La deuxième région proche IR du spectre électromagnétique (1000-1700 nanomètres) est une plage de longueurs d'onde potentiellement importante pour la science médicale. Dans cette plage, la lumière n'est pas aussi fortement diffusée ou absorbée par les tissus biologiques. Cette transparence le rend idéal pour fournir de l'énergie dans des parties plus profondes du corps, que ce soit pour l'imagerie ou les traitements. Un exemple important d'une telle thérapie est l'imagerie photoacoustique dans le diagnostic et le traitement du cancer. Lorsqu'un agent de contraste injecté dans le corps est frappé de lumière, il émet une chaleur qui crée de minuscules chocs ultrasoniques qui peuvent être détectés pour l'imagerie, ou eux-mêmes utilisés pour endommager les cellules cancéreuses.
L'efficacité de cette approche dépend de la disponibilité d'agents de contraste stable qui peuvent absorber efficacement la lumière à ces longueurs d'onde. La majorité des agents de contraste, cependant, sont plus sensibles dans la première gamme proche IR (700 à 1000 nanomètres), où les effets de diffusion sont plus forts et la prestation d'énergie est moins efficace.
Maintenant, une équipe de chercheurs dirigée par le professeur agrégé Masatoshi Ichida de l'Université métropolitaine de Tokyo a développé un nouveau composé chimique qui surmonte le talon d'Achille. En commençant par un colorant de la famille des pigments biliaires appelée bilatriène, ils ont appliqué une méthode connue sous le nom de chimie de la N-Confusion pour modifier la structure de l'anneau de Bilatriene pour accepter la liaison des ions métalliques. Dans leurs travaux les plus récents, ils ont réussi à incorporer les ions rhodium et indium sur l'anneau via des atomes d'azote.
Le nouveau colorant de l'équipe a montré sa plus forte absorption de lumière à une longueur d'onde de 1600 nanomètres dans des conditions normales, ce qui est bien à l'intérieur de la deuxième région proche de l'IR. Il a également été démontré que cela était très photoostable, ce qui signifie qu'il ne se séparera pas facilement lors de l'exposition à la lumière. Des mesures détaillées de la façon dont la molécule réagit aux champs magnétiques, et les calculs numériques en utilisant la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) ont montré comment la distribution unique des électrons dans un nuage englobant toute la structure complexe de la molécule de liaison au métal (également connue sous le nom de Pi -Radicoïde) a donné lieu à des absorbances qui ne sont pas possibles dans les composés existants et similaires.
Étant donné que le deuxième proche IR n'est pas aussi fortement absorbé par les tissus, les régions sensibilisées avec le colorant peuvent être exposées plus fortement à la lumière, permettant une imagerie plus claire et une meilleure livraison de chaleur pour les thérapies. L'équipe espère que leur molécule ouvrira la porte à de nouvelles approches de la médecine des tissus profonds, ainsi que des applications plus générales à la catalyse chimique.
Ce travail a été soutenu par les numéros de subvention JSPS JP20H00406 et JP22K19937, JST Presto Grant Number JPMJPR2103, Izumi Science and Technology Foundation, Advanced Research Infrastructure for Materials and Nanotechnology in Japan (ARIM) du ministère de l'éducation, des sports, des sciences et de la technologie (MEXT) Sous le numéro de proposition JPMXP1222MS1802, le programme de recherche coopératif du NJRC Mater. & Dev., Et une bourse de partenaire mondial de Tokyo de la Tokyo Metropolitan University.
