Se espera que las nanopartículas fluorescentes cargadas con tintes orgánicos emisores de luz transformen las tecnologías de imágenes de animales vivos. En comparación con los puntos cuánticos inorgánicos, estos materiales ópticamente estables no son tóxicos y pueden modificarse fácilmente con grupos funcionales, haciéndolos ideales cuando se dirigen a tejidos específicos del cuerpo. Desafortunadamente, Se sabe que los tintes tradicionales se agregan y pierden su intensidad de emisión cuando se incorporan en nanopartículas en alta concentración. Para superar este problema, un equipo de investigadores dirigido por Bin Liu y Ben Zhong Tang en el Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales ha diseñado ahora una familia de tintes con fluorescencia mejorada al agregarse.

En el corazón de los tintes tradicionales se encuentra un cromóforo plano llamado dicianometileno modificado con trifenilamina, que emite luz roja en soluciones diluidas pero fluoresce débilmente cuando se agrega. “La proximidad cercana de los cromóforos induce la extinción de la fluorescencia debido a vías no radiativas, ”Dice Liu.

Liu, Tang y su equipo revirtieron este fenómeno al colocar colgantes de tetrafenileteno en forma de hélice en cada extremo del cromóforo. Al contrario de los compuestos planos, la forma de las hélices evita fuertes interacciones de apilamiento entre cromóforos, bloqueando el proceso de extinción causado por la agregación. Además, el confinamiento físico impide que estas hélices giren libremente, permitiendo la emisión de luz.

El equipo formuló los tintes utilizando una matriz de albúmina de suero bovino (BSA), un polímero biocompatible y clínicamente utilizado, y evaluó su rendimiento como sondas. La caracterización experimental mostró que la longitud de onda del máximo de emisión de las nanopartículas permaneció sin cambios tras la encapsulación y que la intensidad de la luz emitida aumentó con la carga de tinte.

Las imágenes en vivo de las células del cáncer de mama revelaron que las nanopartículas mostraban una fluorescencia roja más intensa y distribuida de manera homogénea en los citoplasmas (ver imagen) que los agregados libres. sugiriendo que BSA impulsó la absorción celular de los tintes. El equipo también descubrió que las nanopartículas eran ópticamente estables en medios biológicos y mostraban una buena biocompatibilidad.

Los investigadores inyectaron por vía intravenosa las nanopartículas en ratones portadores de tumores hepáticos para estudios de imágenes in vivo. Descubrieron que, a diferencia de los agregados libres, las nanopartículas acumuladas selectivamente en el tumor, destacando claramente el tejido canceroso en los animales. “Esta demostración subraya nuevas oportunidades de investigación para explorar sondas de diagnóstico similares con posibles aplicaciones clínicas, ”Dice Liu.

Actualmente, el equipo está investigando sondas biológicas emisoras de infrarrojo cercano para aplicaciones de imágenes de tumores in vivo dirigidas. Las nanopartículas también se pueden utilizar para comprender la metástasis del cáncer o el destino de las células madre trasplantadas. “Estas sondas son prometedoras en aplicaciones de imágenes multimodales mediante la integración con reactivos de imágenes por resonancia magnética o de imágenes nucleares, ”Dice Liu.