En genopladelig nanolampe:Efterglødende luminescensbilleddannelse sporer cellebaserede mikrorobotter i realtid

En selvlysende nanosonde åbner nye muligheder for billeddannelse af levende celler. Som et forskerhold rapporterer i tidsskriftet Angewandte Chemie International Edition , kan deres nye "nanolampe" fortsætte med at lyse i mere end 10 dage efter en enkelt excitation.

Dette gør det muligt at spore de ruter, der tages gennem kroppen af ​​mikrorobotter, i realtid. Derudover kan den "genoplades" non-invasivt med nær-infrarødt (NIR) lys på en kontaktfri måde.

Makrofager er vigtige immunceller, der "spiser" bakterier samt er involveret i bortskaffelsen af ​​kræftceller. Derudover kan de optage lægemidler og transportere dem ind i celler, herunder tumorceller. Hvis de optager magnetiske nanopartikler, kan makrofager ledes af magnet til et målområde i kroppen, såsom en tumor. Dette gør det muligt for makrofag "mikrorobotter" at reducere bivirkningerne forbundet med kemoterapi.

Det ville være nyttigt at kunne spore mikrorobotterne over tid, når de bevæger sig gennem kroppen. Fluorescensbilleddannelsesteknikker er blevet overvejet, men kræver konstant ekstern bestråling. Dette er årsagen til et højt niveau af baggrundsstøj som følge af autofluorescensen af ​​mange biomolekyler. Derudover begrænser den begrænsede indtrængningsdybde af det synlige og UV-lys gennem væv, der kræves ind i vævet, detektionsdybden.

Et alternativ kunne være brugen af ​​sonder, der kan bestråles før proceduren og producere en efterglød. Men uorganiske nanopartikler med langvarig efterglød rummer risikoen for, at tungmetalioner lækker ud; mens organiske forbindelser kun lyser i kort tid og ikke kan exciteres gentagne gange.

Et hold fra Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences (Kina), der samarbejder med Koç University (Tyrkiet), har nu udviklet en "genopladelig nanolampe." Den er lavet af flere komponenter:nanopartikler af en forløber for et selvlysende organisk molekyle, fotosensibilisatorer (en hydrofob analog af methylenblåt) og polyethylenglycol udstyret med cellegennemtrængende peptider.

Fotosensibilisatoren absorberer NIR-lys og exciterer omgivende iltmolekyler. Denne meget reaktive singlet oxygen binder sig derefter til forstadiet og danner en dioxetangruppe, en fireleddet ring lavet af to oxygen- og to carbonatomer. Dette gennemgår en omlejring, der frigiver det ønskede luminescerende molekyle og udsender overskydende energi ved luminescering. Efter den indledende bestråling fortsætter nanolamperne med at lyse i ti dage.

Når de er udtømte, kan nanolamperne "fjernoplades" og få dem til at luminescere igen af ​​ekstern stråling med NIR-lys, som kan trænge dybt ind i væv - flere gange. Dette kræver, at de relative mængder af fotosensibilisator og luminescerende molekyle-precursor vælges således, at kun nogle af precursorerne aktiveres ved hver bestråling. Dette giver mulighed for billeddannelse over længere perioder.

Kina-teamet ledet af Pengfei Zhang, Ping Gong og Lintao Cai samarbejdede med Tyrkiet-teamet ledet af Safacan-Kolemen for at introducere disse nye nanofakler i makrofagbaserede mikrorobotter og var i stand til at følge deres magnetstyrede vej gennem musekroppe i virkeligheden tid gennem luminescenssignalerne.

Flere oplysninger: Gongcheng Ma et al, genopladelige efterglødende nanolamper til in vivo-sporing af cellebaserede mikrorobotter, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI:10.1002/anie.202400658

Journaloplysninger: Angewandte Chemie International Edition

Leveret af Wiley