Wetenschappers van de Washington State University hebben een injecteerbare kleurstof ontwikkeld die moleculen verlicht met nabij-infrarood licht. waardoor het gemakkelijker wordt om te zien wat er zich diep in het lichaam afspeelt.

De nieuwe kleurstof zal medische onderzoekers helpen de progressie van een breed scala aan ziekten te volgen, zoals kanker.

Ming Xian, de Ralph G. Yount Distinguished Professor in de chemie, noemt de nieuwe kleurstof Washington Red. Hij en Wei Chen, een assistent-onderzoeksprofessor bij de WSU-afdeling Chemie, publiceerde een nieuwe studie waarin de unieke eigenschappen van de kleurstof worden beschreven en hoe deze wordt gemaakt Angewandte Chemie , een van de beste chemietijdschriften ter wereld.

"Nabij-infraroodlicht gaat dwars door het menselijk lichaam, waardoor het bijna onzichtbaar is en kleurstoffen die reageren op deze lichtkleur perfect maken voor bio-imaging, " zei Xian. "Washington Red is een unieke en goedkope kleurstof die ik in veel gebieden zie worden gebruikt."

Fluorescerende bio-imaging doorbraak

Fluorescerende bio-imaging is de visualisatie van cellen en andere biologische weefsels die zijn gemarkeerd met een kleurstof die oplicht wanneer ze door licht worden geactiveerd.

Het wordt gebruikt om ziektebiomarkers en andere biologische verbindingen in realtime te observeren en helpt artsen bij het identificeren en behandelen van bloedstolsels, hartziekte, tumoren en andere gevaarlijke afwijkingen.

De meeste in de handel verkrijgbare kleurstoffen voor bio-imaging fluoresceren in het zichtbare spectrum met golflengten tussen 400-600 nanometer. Er zijn verschillende praktische problemen met deze kleurstoffen. Voor een, moleculen in aminozuren, hemoglobine en andere natuurlijke weefsels en vloeistoffen fluoresceren ook wanneer ze worden verlicht met kleuren licht in dit deel van het spectrum, zoals groen en blauw.

Deze natuurlijke luminescentie maakt het moeilijk om het verschil te zien tussen waar de kleurstof zich op richt en de omliggende weefsels. Licht met een kortere golflengte kan zelfs cellen beschadigen, het maken van kleurstoffen van deze kleuren riskant om te gebruiken in levende weefsels.

Nabij infrarood licht, of licht met een golflengte tussen 650-900 nanometer, is ideaal voor bio-imaging omdat het diep in weefsels doordringt zonder natuurlijke cellen te beschadigen of te laten fluoresceren.

Kleurstoffen die bijna-infraroodlicht laten zien, zijn buitengewoon moeilijk te maken gebleken, echter, en zijn vaak beperkt toepasbaar.

Xian's nieuwe Washington Red-kleurstof verschilt op verschillende manieren van deze. Het fabricageproces is eenvoudiger en de kleurstof is gemakkelijk te blussen, wat betekent dat het niet in de buurt van infrarood zal schijnen totdat het zijn doelwit heeft gelokaliseerd en zich eraan heeft gehecht. Washington Red is ook zeer goed afstembaar. Het kan worden aangepast om een ​​grote verscheidenheid aan moleculen op te sporen en er zich aan te binden. gassen en andere stoffen in het lichaam.

"Vergeleken met andere nabij-infraroodkleurstoffen, onze kleurstof is gemakkelijk te maken en kan worden aangepast om veel verschillende biologische verbindingen aan te pakken, " zei Xian. "Het kan worden gebruikt om de progressie van een grote verscheidenheid aan ziekten te volgen en om specifieke biologische processen te bestuderen, zoals een ontsteking in het hart of de ophoping van tumorcellen, wat uiteindelijk zou kunnen leiden tot het ontwerp van nieuwe medicijnen en medische therapieën."

Xian werkte samen met het WSU Office of Commercialization om een ​​patent aan te vragen voor zijn Washington Red-kleurstof, zodat deze door onderzoekers van andere instellingen in het hele land en de wereld kan worden gebruikt.

"Het vermogen om specifieke moleculen in levende wezens te verlichten, heeft veel potentiële toepassingen, zei Xian. "We kijken ernaar uit om samen te werken met andere onderzoeksgroepen en hen te voorzien van Washington Red, zodat ze hun eigen unieke onderzoek kunnen voortzetten."

Xian's onderzoek sluit aan bij WSU's Grand Challenges, een reeks onderzoeksinitiatieven gericht op grote maatschappelijke vraagstukken. Het is met name relevant voor de uitdaging om de gezondheid in stand te houden en het begin en de progressie van ziekten aan te pakken.