Un polímero diseñado a medida para producir luz que penetra en entornos turbios se ha mostrado prometedor en los ensayos de bioimagen. donde puede detectar partículas de tamaño nanométrico debajo de la superficie de modelos de tejido realistas.

Estudios recientes han demostrado que las sondas fluorescentes —materiales emisores de luz que se adhieren a objetivos diminutos como las células— son particularmente útiles para la obtención de imágenes biológicas cuando irradian en la región de infrarrojos de onda corta (SWIR) del espectro óptico. Debido a que este tipo de luz fluorescente penetra más profundamente en los objetos biológicos sin ser absorbida o dispersada, Las sondas SWIR se pueden ubicar más lejos en el tejido que los emisores convencionales. Estas características han permitido que las sondas SWIR capturen imágenes de alta resolución de estructuras ubicadas en lo profundo del cuerpo, como tejido cerebral, sin los peligros de los rayos X.

Satoshi Habuchi y sus colegas están trabajando para mejorar las imágenes fluorescentes al expandir el tipo de sondas capaces de producir radiación SWIR. En la actualidad, la mayoría de los emisores SWIR brillantes son puntos cuánticos semiconductores o nanopartículas dopadas con tierras raras que no son adecuadas para muchas muestras debido a sus efectos secundarios tóxicos. Por otra parte, materiales que son más biocompatibles, como tintes orgánicos, generalmente no son lo suficientemente intensos como para verse dentro del tejido.

Para resolver este problema, Los investigadores de KAUST recurrieron a polímeros que tienen estructuras de "donante-aceptor", un diseño en el que los componentes ricos en electrones se alternan con porciones pobres en electrones a lo largo de una cadena molecular conductora. "Esta distribución promueve la transferencia de carga a lo largo de la cadena principal del polímero, que es una forma muy eficaz de obtener luz SWIR, "explica Hubert Piwoński, el autor principal del estudio.

El equipo eligió dos polímeros donantes-aceptores con características ideales para la emisión SWIR y luego desarrolló un procedimiento de precipitación que fusionaba los compuestos en diminutas esferas de polímero. o "puntos", solo unos pocos nanómetros de ancho. Las caracterizaciones ópticas revelaron que estos materiales tenían emisiones SWIR excepcionalmente brillantes que se detectaron fácilmente en modelos de tejidos biológicos. "Por volumen, Nuestras partículas tienen un valor de brillo mayor que casi todos los demás emisores SWIR reportados hasta ahora, ", dice Habuchi." Esto permitió la detección de puntos de polímero de tamaño nanométrico en muestras de un milímetro de espesor ".

Además, Los nuevos puntos de polímero que emiten fluorescencia solo durante un nanosegundo pueden producir imágenes de bajo ruido con sensibilidad de una sola molécula debido a la detección de alto rendimiento de la fluorescencia emitida. La capacidad de visualizar sondas individuales a velocidades de adquisición rápidas podría beneficiar a los investigadores que buscan capturar procesos en tejidos y órganos a medida que ocurren.

"Existen enormes oportunidades para nuevas sondas y modalidades de imágenes capaces de abordar la dinámica de las moléculas en los sistemas vivos, y nuestros puntos de polímero son un gran paso hacia la obtención de imágenes de tejido de una sola partícula, "dice Piwoński.