Gli scienziati possono monitorare i processi biomolecolari nei tessuti vivi con metodi ottici non invasivi, come l'imaging a fluorescenza. Però, i coloranti fluorescenti utilizzati a tale scopo sono spesso piuttosto instabili, e fotosbiancamento, mancanza di specificità, e scarsa farmacocinetica sono problemi ricorrenti. Scienziati statunitensi hanno sviluppato uno scudo molecolare che stabilizza i coloranti fluorescenti nel vicino infrarosso e ne migliora la funzionalità. La loro sintesi e caratterizzazione sono riportate sulla rivista Angewandte Chemie.

La bioimaging a fluorescenza utilizza spesso la regione della luce del vicino infrarosso perché questa radiazione può penetrare in modo efficiente nei tessuti umani. I coloranti fluorescenti progettati per questo scopo di solito hanno un piatto, architettura molecolare simmetrica, che favorisce l'assorbimento della luce del vicino infrarosso, ma i coloranti devono anche essere solubili in acqua e portare gruppi funzionali per la coniugazione con le biomolecole mirate, Per esempio, anticorpi o peptidi che legano il tumore. Un membro di questa classe di coloranti fluorescenti, chiamati eptametina cianine, o Cy7, è attualmente in fase di studio in applicazioni chirurgiche.

Però, le molecole Cy7 hanno i loro svantaggi. Il loro cromoforo che assorbe la luce è vulnerabile ai radicali dell'ossigeno, che porta allo sbiancamento. Inoltre, le molecole rigide piatte possono aggregarsi e interagire in modo non specifico con altre biomolecole, che rallenta il loro allontanamento dal corpo.

Per affrontare questi problemi, Bradley D. Smith e il suo gruppo all'Università di Notre Dame, NOI., migliorato la struttura chimica del colorante. Per proteggere il cromoforo eptametina dall'attacco di ossigeno, hanno introdotto uno scudo voluminoso e intelligente. Attaccavano un voluminoso gruppo aromatico in cima alla parte centrale del cromoforo e fornivano a questo gruppo superiore lunghi bracci schermanti che sporgevano su entrambe le facce del cromoforo, come un uccello che copre il nido con le ali.

La tintura risultante, che gli scienziati chiamano "colorante eptametina cianina schermato stericamente" o s775z, era solubile in acqua e forniva una fluorescenza stabile. L'architettura schermata ha impedito l'aggregazione e il photobleaching, hanno riferito gli autori. Il colorante era eccezionalmente stabile contro la degradazione chimica e poteva essere conservato "indefinitamente" in un comune frigorifero, hanno scritto gli autori.

Hanno anche eseguito studi di imaging su topi vivi e hanno scoperto che s775z, a differenza di tutti gli altri coloranti studiati, non si è accumulato negli organi di depurazione del sangue, ma è stato spazzato via dal corpo rapidamente. Inoltre, una versione mirata al cancro di s775z si è accumulata ad alto livello nei tumori e potrebbe essere visualizzata mediante imaging a fluorescenza dei topi vivi.

Gli autori suggeriscono che il nuovo colorante s775z sarà utile per un'ampia gamma di applicazioni di imaging biomedico. Sottolineano che il passaggio da una molecola piatta a un'architettura di schermatura tridimensionale è stata la chiave per rendere più stabile ed efficiente questa classe di coloranti a fluorescenza nel vicino infrarosso.