Kemikere udvikler et nyt Washington Red-farvestof til bio-billeddannelse

Forskere fra Washington State University har skabt et injicerbart farvestof, der belyser molekyler med nær infrarødt lys, gør det lettere at se, hvad der foregår dybt inde i kroppen.

Det nye farvestof vil hjælpe medicinske forskere med at spore udviklingen af ​​en bred vifte af sygdomme, såsom kræft.

Ming Xian, Ralph G. Younts fremtrædende professor i kemi, kalder det nye farvestof Washington Red. Han og Wei Chen, en assisterende forskningsprofessor i WSU Department of Chemistry, offentliggjort en ny undersøgelse, der beskriver farvestoffets unikke egenskaber, og hvordan det fremstilles Angewandte Chemie , et af de bedste kemitidsskrifter i verden.

"Nær infrarødt lys passerer lige gennem den menneskelige krop, gør det næsten usynligt og gør farvestoffer, der reagerer på denne lysfarve, perfekt til bio-billeddannelse, " sagde Xian. "Washington Red er et unikt og billigt farvestof, som jeg ser blive taget i brug på mange områder."

Fluorescerende bio-imaging gennembrud

Fluorescerende bio-billeddannelse er visualisering af celler og andet biologisk væv markeret med et farvestof, der lyser, når det aktiveres af lys.

Det bruges til at observere sygdomsbiomarkører og andre biologiske forbindelser i realtid og hjælper læger med at identificere og behandle blodpropper, hjerte sygdom, tumorer og andre farlige abnormiteter.

De fleste kommercielt tilgængelige farvestoffer til bio-billeddannelse fluorescerer i det synlige spektrum med bølgelængder mellem 400-600 nanometer. Der er flere praktiske problemer med disse farvestoffer. For en, molekyler i aminosyrer, hæmoglobin og andre naturlige væv og væsker fluorescerer også, når de belyses med lysfarver i denne region af spektret, såsom grøn og blå.

Denne naturlige luminescens gør det svært at se forskel på, hvad farvestoffet er målrettet mod og omgivende væv. Kortere bølgelængde lys kan endda beskadige celler, gør farvestoffer af disse farver risikable at bruge i levende væv.

Tæt på infrarødt lys, eller lys med en bølgelængde mellem 650-900 nanometer, er ideel til bio-billeddannelse, fordi den trænger dybt ind i væv uden at beskadige naturlige celler eller få dem til at fluorescere.

Farvestoffer, der viser nær infrarødt lys, har vist sig ekstremt svære at fremstille, imidlertid, og har tendens til at være begrænset i anvendelse.

Xians nye Washington Red farvestof adskiller sig fra disse på flere måder. Fremstillingsprocessen er enklere, og farvestoffet er let at slukke, hvilket betyder, at det ikke kommer til at skinne nær infrarødt, før det har lokaliseret og bundet til sit mål. Washington Red er også meget tunbar. Det kan modificeres til at opsøge og binde til en bred vifte af molekyler, gasser og andre stoffer i kroppen.

"Sammenlignet med andre nær-infrarøde farvestoffer, vores farvestof er let at lave og kan modificeres til at målrette mange forskellige biologiske forbindelser, " sagde Xian. "Det kunne bruges til at spore udviklingen af ​​en lang række sygdomme og til at studere specifikke biologiske processer, såsom betændelse i hjertet eller opbygning af tumorceller, som i sidste ende kan føre til design af nye lægemidler og medicinske terapier."

Xian arbejdede sammen med WSU Office of Commercialization for at indgive et patent på hans Washington Red-farvestof, så det kan bruges af forskere ved andre institutioner over hele landet og verden.

"Evnen til at oplyse specifikke molekyler inde i levende væsner har mange potentielle anvendelser, sagde Xian. "Vi ser frem til at samarbejde med andre forskningsgrupper og forsyne dem med Washington Red, så de kan forfølge deres egne unikke undersøgelser."

Xians forskning er i overensstemmelse med WSU's store udfordringer, en række forskningsinitiativer rettet mod store samfundsspørgsmål. Det er særligt relevant i forhold til udfordringen med at opretholde sundhed og imødegå sygdommens opståen og udvikling.