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Les points nouveaux de polymère sont une étape importante vers la représentation de tissu d'unique-particule

Un polymère qui est conçu en fonction du client pour produire la lumière qui pénètre les environnements sombres s'est montré prometteur dans des essais bioimaging, où il peut trouver les particules de taille d'une nano sous la surface des modèles réalistes de tissu.

Les études récentes ont expliqué que les sondes fluorescentes - matériaux électroluminescents qui fixent aux objectifs minuscules tels que des cellules - sont particulièrement utiles pour bioimaging quand elles rayonnent dans la région infrarouge (SWIR) d'ondes courtes du spectre optique. Puisque ce type de lumière fluorescente pénètre plus profond dans les objectifs biologiques sans être absorbée ou dispersée, des sondes de SWIR peuvent être repérées plus loin dans le tissu que les émetteurs conventionnels.

Ces caractéristiques ont permis à des sondes de SWIR de saisir des images haute résolution des structures ont situé profondément dans le fuselage, tel que le tissu cérébral, sans risques des rayons X.

Satoshi Habuchi et ses collègues fonctionnent pour améliorer la représentation fluorescente en augmentant le type de sondes capables de produire la radiothérapie de SWIR.

Actuel, la plupart des émetteurs lumineux de SWIR sont l'un ou l'autre de points de tranche de temps de semi-conducteur ou de nanoparticles rare-terre-dopés qui sont inappropriés pour beaucoup de spécimens à cause de leurs effets secondaires toxiques. D'autre part, des matériaux qui sont plus biocompatibles, comme les teintures organiques, ne sont habituellement pas assez forts pour être vus à l'intérieur du tissu.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs de KAUST se sont tournés vers des polymères ayant des structures de « donneur-accepteur », une disposition où les composantes riches en électron alternent avec d'électron-mauvaises parties le long d'un réseau moléculaire conducteur. « Cette distribution introduit le transfert des charges le long du réseau général de polymère, qui est très une façon efficace d'obtenir la lumière de SWIR, » explique Hubert Piwoński, l'auteur important de l'étude.

L'équipe a choisi deux polymères de donneur-accepteur avec des caractéristiques idéales pour l'émission de SWIR et a puis développé une procédure de précipitation qui a protégé par fusible les composés dans les sphères minuscules de polymère, ou des « points », juste quelques nanomètres au loin.

Les caractérisations optiques ont indiqué ces matériaux ont eu les émissions particulièrement lumineuses de SWIR qui ont été facilement repérées dans les modèles biologiques de tissu. « Selon le volume, nos particules ont une valeur de brilliance plus grande que presque tous autres émetteurs de SWIR rapportés jusqu'ici, » dit Habuchi. « Ceci a activé le dépistage des points de taille d'un nanomètre de polymère dans les spécimens un mm d'épaisseur. »

De plus, les points neufs de polymère qui brillent par fluorescence seulement pendant une nanoseconde peuvent produire des images à faible bruit avec la sensibilité d'unique-molécule due au dépistage élevé de débit de la fluorescence émise. La capacité de concevoir les sondes uniques aux vitesses rapides d'acquisition pourrait bénéficier des chercheurs examinant pour capter des procédés dans les tissus et les organes pendant qu'ils se produisent.

Il y a des opportunités énormes pour les sondes neuves et des modalités d'imagerie capables d'adresser la dynamique des molécules dans les systèmes vivants, et nos points de polymère sont une étape importante vers la représentation de tissu d'unique-particule. »

Hubert Piwoński, auteur important d'étude, Université Polytechnique du Roi Abdullah (KAUST)

Source:
Journal reference:

Piwoński, H., et al. (2021) Millimeter-Deep Detection of Single Shortwave-Infrared-Emitting Polymer Dots through Turbid Media. Nano Letters. doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03675.