Visualizzazione dell'idrogeno solforato cellulare mediante un sensore fluorescente basato su Washington Red. Credito:WSU
Gli scienziati della Washington State University hanno creato un colorante iniettabile che illumina le molecole con luce nel vicino infrarosso, rendendo più facile vedere cosa sta succedendo nel profondo del corpo.
Il nuovo colorante aiuterà i ricercatori medici a monitorare la progressione di una vasta gamma di malattie, come il cancro.
Ming Xian, l'illustre professore di chimica Ralph G. Yount, chiama il nuovo colorante Washington Red. Lui e Wei Chen, un assistente professore di ricerca presso il Dipartimento di Chimica della WSU, ha pubblicato un nuovo studio che descrive in dettaglio le proprietà uniche del colorante e come è fatto in Angewandte Chemie , una delle riviste di chimica più importanti al mondo.
"La luce infrarossa vicina passa attraverso il corpo umano, rendendolo quasi invisibile e rendendo i coloranti che rispondono a questo colore della luce perfetti per il bio-imaging, "Xian ha detto. "Washington Red è un colorante unico ed economico che vedo essere utilizzato in molte aree".
Innovazione nel bio-imaging fluorescente
La bio-imaging fluorescente è la visualizzazione di cellule e altri tessuti biologici contrassegnati da un colorante che si illumina quando viene attivato dalla luce.
Viene utilizzato per osservare i biomarcatori della malattia e altri composti biologici in tempo reale e aiuta i medici a identificare e trattare i coaguli di sangue, cardiopatia, tumori e altre pericolose anomalie.
La maggior parte dei coloranti disponibili in commercio per il bio-imaging è fluorescente nello spettro visibile con lunghezze d'onda comprese tra 400-600 nanometri. Ci sono diversi problemi pratici con questi coloranti. Per uno, molecole negli amminoacidi, anche l'emoglobina e altri tessuti e fluidi naturali diventano fluorescenti quando illuminati con colori di luce in questa regione dello spettro, come il verde e il blu.
Autori dello studio Ming Xian, Wei Chen e Jacob Day, Wei Chen tiene in mano un bicchiere del colorante Washington Red. Quando esposto alla luce infrarossa, il liquido rosa diventa rosso. Credito:WSU
Questa luminescenza naturale rende difficile distinguere tra ciò che il colorante sta prendendo di mira e i tessuti circostanti. La luce a lunghezza d'onda più corta può persino danneggiare le cellule, rendendo i coloranti di questi colori rischiosi da usare nei tessuti vivi.
Luce infrarossa vicina, o luce con una lunghezza d'onda compresa tra 650-900 nanometri, è ideale per il bio-imaging perché penetra in profondità nei tessuti senza danneggiare le cellule naturali o renderle fluorescenti.
I coloranti che mostrano la luce del vicino infrarosso si sono rivelati estremamente difficili da realizzare, però, e tendono ad essere limitati nell'applicazione.
Il nuovo colorante Washington Red di Xian differisce da questi in diversi modi. Il processo di fabbricazione è più semplice e la tintura è facile da spegnere, il che significa che non brillerà vicino all'infrarosso finché non avrà localizzato e legato al suo bersaglio. Washington Red è anche altamente sintonizzabile. Può essere modificato per cercare e legarsi a un'ampia varietà di molecole, gas e altre sostanze nel corpo.
"Rispetto ad altri coloranti nel vicino infrarosso, il nostro colorante è facile da realizzare e può essere modificato per colpire molti diversi composti biologici, " Ha detto Xian. "Potrebbe essere usato per monitorare la progressione di un'ampia varietà di malattie e per studiare specifici processi biologici, come l'infiammazione nel cuore o l'accumulo di cellule tumorali, che alla fine potrebbe portare alla progettazione di nuovi farmaci e terapie mediche".
Xian ha collaborato con l'Ufficio di commercializzazione della WSU per depositare un brevetto per il suo colorante Washington Red in modo che possa essere utilizzato dai ricercatori di altre istituzioni in tutto il paese e nel mondo.
"La capacità di illuminare molecole specifiche all'interno delle creature viventi ha molte potenziali applicazioni, ha detto Xian. "Non vediamo l'ora di collaborare con altri gruppi di ricerca e di fornire loro Washington Red in modo che possano portare avanti le proprie indagini uniche".
La ricerca di Xian è in linea con le Grandi Sfide della WSU, una serie di iniziative di ricerca mirate a grandi questioni sociali. È particolarmente rilevante per la sfida di sostenere la salute e affrontare l'insorgenza e la progressione della malattia.
