Een team van het Department of Chemistry heeft een aanpak ontwikkeld voor het creëren van een metaal-organisch raamwerkmateriaal dat nieuwe perspectieven biedt voor de sensibilisatie van nabij-infrarood luminescente lanthanide-ionen, inclusief ongekende mogelijkheden voor beeldvorming dieper in weefsels voor uitgebreidere studies van biologische systemen met licht.

Professor Nathaniel Rosi en zijn team werkten samen met professor Stephane Petoud, INSERM onderzoeksdirecteur voor het Centre for Molecular Biophysics in Frankrijk en adjunct-professor in de afdeling Chemie op het papier, "Ship-in-a-fles voorbereiding van moleculaire antennes met lange golflengte in lanthanide metaal-organische kaders voor biologische beeldvorming."

Het onderzoek beschrijft het proces waarin kleine moleculaire voorlopers worden geladen in de starre driedimensionale holtes binnen lanthanide metaal-organische kaders, waar ze combineren om een ​​dichte reeks uitgebreide moleculaire systemen te vormen die werken als een "antenne" die de lanthanide-kationen sensibiliseert met excitatielicht met lange golflengten. Die lange golflengten activeren de nabij-infrarood emitterende eigenschappen van het lanthanide, die kunnen helpen bij het maken van afbeeldingen van gebieden die zich dieper in biologische systemen bevinden.

Rosi merkte ook op dat de luminescentie van lanthaniden langer duurt dan achtergrondstraling in standaard biologische afbeeldingen, dus onderzoekers zullen een tijdsvoordeel hebben bij het bestuderen van lanthanidemonsters.

"We hebben een systeem bereikt dat voldoende helder is, die we kunnen zien met behulp van biologische beeldvorming in het nabij-infrarood. We kunnen het ook op lange golflengten opwekken, tot 600 nanometer, wat zeer gewenst is om de biologische systemen niet te verstoren", aldus Rosi.

Het in april gepubliceerde artikel in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

Rosi zei dat dit nieuwe optische beeldvormingsmiddel onderzoekers ook zal helpen bij het detecteren van grotere aantallen biologische doelen van een enkel experiment dan mogelijk is met de huidige methoden.

"De huidige beperkingen in beeldvorming maken het mogelijk om in een enkel beeldvormingsexperiment slechts 4, misschien 5 moleculen te detecteren. Wat als we er vijf of zes zouden willen detecteren, of 10? Er zijn 14 lanthanide-elementen in het periodiek systeem. De meeste hebben zeer duidelijke, scherp, lichtgevende signalen. We kunnen mogelijk tot 10 optische beeldvormende sondes maken met verschillende lanthaniden en ze allemaal kunnen detecteren omdat ze geen overlappende signalen hebben."