Imagens de luminescência pós-brilho rastreiam microrobôs baseados em células em tempo real

Uma nanossonda luminescente pós-brilho abre novas possibilidades para imagens de células vivas. Como relata uma equipe de pesquisa na revista Angewandte Chemie Edição Internacionalsua nova “nanotocha” pode continuar a brilhar por mais de 10 dias após uma única excitação.

Isso permite que as rotas percorridas pelo corpo pelos microrobôs sejam rastreadas em tempo real. Além disso, pode ser “recarregado” de forma não invasiva com luz infravermelha próxima (NIR) sem contato.

Os macrófagos são células imunológicas importantes que “comem” bactérias, além de estarem envolvidos na eliminação de células cancerígenas. Além disso, eles podem absorver medicamentos e transportá-los para as células, incluindo células tumorais. Se absorverem nanopartículas magnéticas, os macrófagos podem ser guiados por um ímã para uma área alvo dentro do corpo, como um tumor. Isso permite que “microrobôs” de macrófagos reduzam os efeitos colaterais associados à quimioterapia.

Seria útil poder rastrear os microrrobôs ao longo do tempo, à medida que se movem pelo corpo. Técnicas de imagem por fluorescência foram consideradas, mas requerem irradiação externa constante. Isso causa um alto nível de ruído de fundo resultante da autofluorescência de muitas biomoléculas. Além disso, a profundidade de penetração limitada da luz visível e UV através dos tecidos necessária no tecido limita a profundidade de detecção.

Uma alternativa poderia ser o uso de sondas que podem ser irradiadas antes do procedimento e produzir brilho residual. No entanto, nanopartículas inorgânicas com brilho residual de longa duração apresentam o risco de vazamento de íons de metais pesados; enquanto os compostos orgânicos luminescem apenas por um curto período de tempo e não podem ser repetidamente excitados.

Uma equipe do Instituto de Tecnologia Avançada de Shenzhen, Academia Chinesa de Ciências (China), em colaboração com a Universidade Koç (Turquia), desenvolveu agora uma “nanotocha recarregável”. É feito de múltiplos componentes: nanopartículas de um precursor de uma molécula orgânica luminescente, fotossensibilizadores (um análogo hidrofóbico do azul de metileno) e polietilenoglicol equipado com peptídeos de penetração celular.

O fotossensibilizador absorve a luz NIR e excita as moléculas de oxigênio circundantes. Este oxigênio singlete altamente reativo liga-se então ao precursor e forma um grupo dioxetano, um anel de quatro membros feito de dois átomos de oxigênio e dois de carbono. Este sofre um rearranjo que libera a molécula luminescente desejada e emite o excesso de energia por luminescência. Após a irradiação inicial, as nanotochas continuam a brilhar por dez dias.

Uma vez esgotadas, as nanotochas podem ser recarregadas “remotamente” e luminescentes novamente por radiação externa com luz NIR, que pode penetrar profundamente nos tecidos – várias vezes. Isto requer que as quantidades relativas de fotossensibilizador e precursor da molécula luminescente sejam selecionadas de modo que apenas alguns dos precursores sejam ativados com cada irradiação. Isso permite imagens por longos períodos de tempo.

A equipe chinesa liderada por Pengfei Zhang, Ping Gong e Lintao Cai colaborou com a equipe turca liderada por Safacan-Kolemen para introduzir essas novas nanotochas em microrobôs baseados em macrófagos e foram capazes de seguir seu caminho guiado por ímã através dos corpos de ratos em condições reais. tempo através dos sinais de luminescência.