La radiación en la región del infrarrojo cercano es invisible, pero puede penetrar profundamente el tejido vivo sin dañarlo. Las moléculas de colorante que producen luz infrarroja cercana tienen, por tanto, valiosas aplicaciones en el diagnóstico médico, y los investigadores de A * STAR han desarrollado un enfoque sintético que puede identificar rápidamente formas de ajustar sus propiedades de emisión.

Un tinte conocido como dihidroxanteno (DHX), aunque descubierto hace casi 20 años, ha atraído una oleada de renovado interés después de que los químicos descubrieron que pequeños ajustes en un 'andamio' central, un marco interconectado de tres anillos aromáticos, podrían encenderse brillantes, fluorescencia del infrarrojo cercano. Métodos sintéticos actuales, sin embargo, están mal equipados para acceder a una variedad de análogos desde un solo andamio DHX. Esto hace que sea difícil comprender cómo ciertas estructuras pueden maximizar la fluorescencia.

Jean-Alexandre Richard del Instituto de Ciencias Químicas e Ingeniería de A * STAR y sus compañeros de trabajo tenían como objetivo explorar el potencial de DHX tomando la iniciativa de los químicos medicinales, que a menudo generan bibliotecas de posibles fármacos candidatos al reaccionar un intermedio común con un conjunto de reactivos. Esta tecnica, también conocida como síntesis divergente, simplifica significativamente los esfuerzos para cribar compuestos con propiedades deseables.

"Vi potencial para desarrollar una nueva química para hacer estos tintes porque las rutas informadas no eran lo suficientemente flexibles, ", dice Richard." Nuestro enfoque da acceso a una serie de moléculas que habría sido demasiado lento para obtener a través de una síntesis puramente de novo ".

Para construir su biblioteca de tintes, el equipo ideó una síntesis divergente en la que dos "mangos químicos" se unieron a cada extremo del andamio DHX. Al dar a los mangos capacidades opuestas de donación y aceptación de electrones, el equipo imaginó que podrían crear las condiciones para una amplia gama de niveles de fluorescencia. Identificaron que, mediante el uso de mangos de aldehído y bromuro de arilo, podían producir el andamio inicial en un solo paso y en una escala de gramos.

Los investigadores primero reemplazaron sistemáticamente el mango de bromo con más de 20 donantes a base de amino, cada uno con lineal ligeramente diferente, cíclico, y estructuras aromáticas. Luego, intercambiaron directamente el mango de aldehído con un grupo de anillo aromático cargado para aumentar las propiedades de extracción de electrones del DHX. Las pruebas ópticas de la biblioteca de colorantes permitieron al equipo clasificar los análogos en términos de su intensidad de fluorescencia, datos que pueden resultar críticos para rastrear diferentes componentes en biosistemas complejos.

El equipo está entusiasmado con el nuevo potencial del tinte. "Los tintes DHX complementarán la pequeña cantidad de tintes de infrarrojo cercano disponibles ahora, y animar a las personas a que las consideren una opción viable para la microscopía, diagnóstico e imágenes, "dice Richard.