Una nanosonda luminescente apre nuove possibilità per l’imaging delle cellule viventi. Come riferisce un gruppo di ricerca nella rivista Angewandte Chemie International Edition , la loro nuova "nanotorcia" può continuare a brillare per più di 10 giorni dopo una singola eccitazione.
Ciò consente di tracciare in tempo reale i percorsi percorsi attraverso il corpo dai microrobot. Inoltre, può essere "ricaricato" in modo non invasivo con la luce del vicino infrarosso (NIR) senza contatto.
I macrofagi sono importanti cellule immunitarie che “mangiano” i batteri oltre ad essere coinvolti nello smaltimento delle cellule tumorali. Inoltre, possono assorbire i farmaci e trasportarli nelle cellule, comprese le cellule tumorali. Se assorbono nanoparticelle magnetiche, i macrofagi possono essere guidati dal magnete verso un’area bersaglio all’interno del corpo, come un tumore. Ciò consente ai "microrobot" macrofagi di ridurre gli effetti collaterali associati alla chemioterapia.
Sarebbe utile poter seguire nel tempo i microrobot mentre si muovono nel corpo. Sono state prese in considerazione tecniche di imaging a fluorescenza, ma richiedono un'irradiazione esterna costante. Ciò provoca un elevato livello di rumore di fondo derivante dall'autofluorescenza di molte biomolecole. Inoltre, la profondità di penetrazione limitata della luce visibile e UV attraverso i tessuti richiesta nei tessuti limita la profondità di rilevamento.
Un'alternativa potrebbe essere l'uso di sonde che possono essere irradiate prima della procedura e produrre un bagliore residuo. Tuttavia, le nanoparticelle inorganiche con un bagliore residuo di lunga durata comportano il rischio che gli ioni di metalli pesanti fuoriescano; mentre i composti organici emettono luce solo per un breve periodo e non possono essere eccitati ripetutamente.
Un team dell’Istituto di tecnologia avanzata di Shenzhen, Accademia cinese delle scienze (Cina), in collaborazione con l’Università di Koç (Turchia), ha ora sviluppato una “nanotorcia ricaricabile”. È costituito da più componenti:nanoparticelle di un precursore di una molecola organica luminescente, fotosensibilizzatori (un analogo idrofobico del blu di metilene) e polietilenglicole dotato di peptidi che penetrano nelle cellule.
Il fotosensibilizzatore assorbe la luce NIR ed eccita le molecole di ossigeno circostanti. Questo ossigeno singoletto altamente reattivo si lega quindi al precursore e forma un gruppo diossetano, un anello a quattro membri costituito da due atomi di ossigeno e due di carbonio. Questo subisce un riarrangiamento che rilascia la molecola luminescente desiderata ed emette energia in eccesso mediante luminescenza. Dopo l'irradiazione iniziale, le nanotorce continuano a brillare per dieci giorni.
Una volta esaurite, le nanotorce possono essere ricaricate “a distanza” e fatte brillare nuovamente mediante radiazioni esterne con luce NIR, che può penetrare in profondità nei tessuti, più volte. Ciò richiede che le quantità relative di fotosensibilizzatore e precursore della molecola luminescente siano selezionate in modo che solo alcuni dei precursori vengano attivati con ciascuna irradiazione. Ciò consente l'imaging per periodi di tempo più lunghi.
Il team cinese guidato da Pengfei Zhang, Ping Gong e Lintao Cai ha collaborato con il team turco guidato da Safacan-Kolemen per introdurre queste nuove nanotorce in microrobot basati su macrofagi e sono stati in grado di seguire il loro percorso guidato da magneti attraverso i corpi dei topi in condizioni reali. tempo attraverso i segnali di luminescenza.
Ulteriori informazioni: Gongcheng Ma et al, Nanotorce ricaricabili afterglow per il tracciamento in vivo di microrobot cellulari, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI:10.1002/anie.202400658
Informazioni sul giornale: Edizione Internazionale Angewandte Chemie
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