Les scientifiques peuvent surveiller les processus biomoléculaires dans les tissus vivants par des méthodes optiques non invasives, telles que l'imagerie par fluorescence.
Cependant, les colorants fluorescents utilisés à cette fin sont souvent plutôt instables, et le photoblanchiment, le manque de spécificité et une mauvaise pharmacocinétique sont des problèmes récurrents.
Des scientifiques américains ont développé un bouclier moléculaire qui stabilise les colorants fluorescents proche infrarouge et améliore leur fonctionnalité. Leur synthèse et caractérisation sont rapportées dans la revue Angewandte Chemie.
La bioimagerie par fluorescence utilise souvent la région de lumière proche infrarouge car ce rayonnement peut pénétrer efficacement les tissus humains. Les colorants fluorescents conçus à cet effet ont généralement une architecture moléculaire plate et symétrique, qui favorise l'absorption de la lumière proche infrarouge, mais les colorants doivent également être solubles dans l'eau et porter des groupes fonctionnels pour se conjuguer avec des biomolécules ciblées, par exemple, des anticorps ou des tumeurs. peptides de liaison.
Un membre de cette classe de colorants fluorescents, appelés cyanines d'heptaméthine, ou Cy7, est actuellement à l'étude dans des applications chirurgicales.
Cependant, les molécules Cy7 ont leurs inconvénients. Leur chromophore absorbant la lumière est vulnérable aux radicaux oxygène, ce qui conduit au blanchiment. De plus, les molécules plates et rigides peuvent s'agréger et interagir de manière non spécifique avec d'autres biomolécules, ce qui ralentit leur clairance par rapport au corps.
Pour résoudre ces problèmes, Bradley D. Smith et son groupe à l'Université de Notre Dame, aux États-Unis, ont amélioré la structure chimique du colorant. Pour protéger le chromophore de l'heptaméthine des attaques de l'oxygène, ils ont introduit un bouclier volumineux et intelligent.
Ils ont attaché un groupe aromatique volumineux au sommet de la partie centrale du chromophore et ont fourni à ce groupe supérieur de longs bras de protection se projetant sur les deux faces du chromophore, comme un oiseau couvrant son nid avec ses ailes.
Le colorant résultant, que les scientifiques appellent «colorant à l'heptaméthine cyanine à blindage stérique» ou s775z, était soluble dans l'eau et fournissait une fluorescence stable. L'architecture blindée a empêché l'agrégation et le photoblanchiment, ont rapporté les auteurs.
Le colorant était exceptionnellement stable contre la dégradation chimique et pouvait être conservé « indéfiniment » dans un réfrigérateur commun, ont écrit les auteurs.
Ils ont également effectué des études d'imagerie chez des souris vivantes et ont constaté que le s775z, contrairement à tous les autres colorants étudiés, ne s'accumulait pas dans les organes de clairance sanguine, mais était rapidement éliminé du corps. De plus, une version ciblée sur le cancer du s775z s'est accumulée à un niveau élevé dans les tumeurs et pourrait être visualisée par imagerie par fluorescence des souris vivantes.
Les auteurs suggèrent que le nouveau colorant s775z sera utile pour un large éventail d'applications d'imagerie biomédicale. Ils soulignent que le passage d'une molécule plate à une architecture de blindage tridimensionnelle a été la clé pour rendre cette classe de colorants à fluorescence proche infrarouge plus stable et efficace.
La source:
Référence de la revue:
Li, H-D., et al. (2020) Cyanine d'heptaméthine à blindage stérique pour bioconjugaison et imagerie par fluorescence proche infrarouge haute performance Angewandte Chemie International Edition. doi.org/10.1002/anie.202004449.
