Rice Üniversitesi kimyageri Han Xiao’nun laboratuvarı tarafından geliştirilen NIR-II küçük moleküllü boya, Journal of the American Chemical Society’nin 28 Aralık sayısının kapağında yer aldı. Kredi: Xiao lab/Rice University
Rice University’nin laboratuvarı, kanser tedavisi potansiyeli olan yeni bir görüntüleme aracı yaratıyor.
Parlak bir fikirden bahsedin: Beyni aydınlatmak artık Rice Üniversitesi ve Stanford Üniversitesi’ndeki yenilikçi kimyagerler sayesinde sadece bir mecaz.
Rice Üniversitesi’nden Han Xiao ve Stanford Üniversitesi’nden Zhen Cheng, işbirlikçilerle birlikte, beyine ışık tutan, istilacı olmayan bir beyin görüntüleme aracı yarattılar. önceden erişilemeyen yapılar ve işlevler. Florofor olarak bilinen benzersiz küçük moleküllü boyaları, kan-beyin bariyerini geçen türünün ilk örneğidir. Ayrıca, fareler üzerinde yapılan bir çalışmada boya, sağlıklı beyin dokusu ile bir glioblastoma tümörünü ayırt edebildi.
“Bu, örneğin görüntüleme kılavuzlu cerrahi için çok yararlı olabilir,” dedi Xiao. “Bu boyayı kullanan bir doktor, normal beyin dokusu ile tümör dokusu arasındaki sınırın nerede olduğunu belirleyebilir.”
Çalışma, Journal of the American Chemical Society’nin kapağında yer aldı.
Rice Üniversitesi kimyageri Han Xiao ve işbirlikçileri tarafından geliştirilen formanzanat NIR-II küçük moleküllü boya, şu anda türünün kan-beyin bariyerini geçebilen tek örneğidir. Kredi: Xiao laboratuvarı/Rice Üniversitesi
Bir akvaryuma veya gece kulübüne gittiyseniz, bazı nesnelerin veya yüzeylerin siyah ışık altında yaydığı renkli parıltıyı muhtemelen fark etmişsinizdir. Floresans olarak bilinen bu parlama efekti, normalde fark edilmeyecek şeyleri görünür hale getirmek için yararlı olabilir.
Zhen Cheng, Shanghai Materia Medica Enstitüsü ve Stanford Üniversitesi’nde araştırmacıdır. Kredi: Xiao laboratuvarı/Rice Üniversitesi
“Floresan görüntüleme, vücudumuzun farklı bölgelerindeki kanseri görüntülemek için uygulandı” dedi Xiao. “Floresan probunun avantajları arasında yüksek çözünürlük ve probu farklı maddeler veya aktiviteler için okumaya uyarlayabilme yeteneği yer alır.”
Bir doku veya organ ne kadar derinse, bir maddenin varlığını ayırt etmek için gereken dalga boyları o kadar uzun olur. floresan küçük moleküller. Bu nedenle, 1.000 ila 1.700 nanometre dalga boylarına sahip ikinci yakın kızılötesi (NIR-II) kanalı, derin doku görüntüleme için özellikle önemlidir. Referans olarak, görünür ışık dalga boyları 380 ila 700 nanometre arasındadır.
“Aracımız, NIR-II bölgesinde çalıştığı için derin görüntüleme için gerçekten değerlidir,” dedi Xiao. “NIR-II dalga boylarının aksine, görünür spektrumdaki veya 600 ile 900 nanometre (NIR-I) arasındaki yakın kızılötesi dalga boylarındaki flüoresan etkiler sizi yalnızca yüzeysel olarak algılar.”
Beyin görüntüleme, Yalnızca doku derinliği ve erişilebilirliği nedeniyle değil, aynı zamanda maddelerin dolaşım sisteminden merkezi sinir sistemine geçişini kısıtlamak için çok seçici bir filtre görevi gören bir hücre tabakası olan kan-beyin bariyeri nedeniyle de özel bir zorluk.
Han Xiao, Rice Üniversitesi’nde kimya, biyobilimler ve biyomühendislik alanlarında yardımcı doçenttir. Kredi: Xiao laboratuvarı/Rice Üniversitesi
“İnsanlar her zaman beyinde tam olarak ne olduğunu bilmek isterler, ancak kan-beyin bariyerini geçebilecek bir molekül tasarlamak çok zordur. Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) tarafından onaylanan küçük moleküllü ilaçların %98’e kadarı bunu yapamaz,” dedi Xiao.
“Genel olarak konuşursak, bir NIR-II boya molekülünün büyük olmasının nedeni, birçok çift bağ içeren konjuge bir yapıdır” diye devam etti. “Bu gerçek bir sorun ve şimdiye kadar beyin görüntülemede floresan kullanamamamızın nedeni bu. Çok küçük ancak uzun bir emisyon dalga boyuna sahip olan bu yeni boya iskelesini geliştirerek bu sorunu çözmeye çalıştık.”
Kandan geçemeyen bilinen diğer iki NIR-II boya iskelesinden farklı olarak- Xiao tarafından geliştirilen beyin bariyeri daha kompakttır, bu da onu beyni hedef alan sondalar veya ilaçlar için harika bir aday yapar. Xiao, “Gelecekte bu yapı iskelesini değiştirebilir ve beyindeki birçok farklı metaboliti aramak için kullanabiliriz,” dedi.
Beynin ötesinde, Xiao tarafından geliştirilen boyanın kalıcı gücü çok daha fazladır. indosiyanin yeşili, FDA tarafından kontrast maddesi olarak kullanılması onaylanan tek NIR küçük moleküllü boyadır. Daha uzun ömür, araştırmacıların floresan izi kaybolmadan önce kaydetmek için daha fazla zamana sahip olduğu anlamına gelir.
“Işığa maruz kaldığında, indosiyanin yeşili boya izi saniyeler içinde bozulurken bizim boyamız 10 dakikadan uzun süre sabit bir iz bırakır. , dedi Xiao.
Referans: “Noninvazif Beyin Görüntüleme için Kan-Beyin Bariyerini Aşan Fotostabil Küçük Moleküllü NIR-II Floresan İskeleler”, Shichao Wang, Hui Shi, Lushun Wang, Axel Loredo, Sergei M Bachilo, William Wu, Zeru Tian, Yuda Chen, R. Bruce Weisman, Xuanjun Zhang, Zhen Cheng ve Han Xiao, 13 Aralık 2022, Journal of the American Chemical Society.
DOI: 10.1021/jacs.2c11223
Araştırma Teksas Kanser Önleme ve Araştırma Enstitüsü, Ulusal Sağlık Enstitüleri, ABD Savunma Bakanlığı, Welch tarafından finanse edilmiştir. Vakfı, Ulusal Bilim Vakfı, Hamill Vakfı, John S. Dunn Vakfı ve Stanford Üniversitesi Radyoloji Bölümü.