Derin Doku Görüntüleme ve Kanser Tedavisinde Yeni Boya: Tıbbi Devrim Yolda
Tokyo Metropol Üniversitesi’nden araştırmacılar, ikinci yakın kızılötesi (near-IR) radyasyonu güçlü bir şekilde emebilen ve ısıya dönüştürebilen yeni bir boya geliştirdi. Safra pigment ailesinden bir boya ile başlayarak, rhodyum ve iridyumu bağlayabilen benzersiz bir halka yapısı tasarladılar. Ölçümler ve modelleme, güçlü ikinci yakın-IR emilimleri ve istisnai fotostabiliteyi ortaya çıkardı. İnsan dokusuna kolayca nüfuz eden ikinci yakın-IR dalgaları; yeni boya derin doku terapilerinde ve görüntülemede uygulanabilir.
### Potansiyel Tıbbi Uygulamalarda İkinci Yakın IR Bölgesi
Elektromanyetik spektrumun ikinci yakın-IR bölgesi (1000-1700 nanometre), tıbbi bilimler için potansiyel olarak önemli bir dalga boyu aralığıdır. Bu aralıkta ışık biyolojik dokular tarafından güçlü bir şekilde saçılmaz veya emilmez. Bu şeffaflık, vücudun daha derin bölgelerine enerji taşımak için idealdir, görüntüleme veya tedaviler için. Bu tür bir terapinin önemli bir örneği, kanser teşhis ve tedavisinde fotoakustik görüntülemedir. Vücuda enjekte edilen bir kontrast ajan ışığa maruz kaldığında, ısı yayarak ya ultrasonik şoklar oluşturur ve görüntüleme için algılanabilir ya da kanser hücrelerine zarar vermek için kullanılabilir.
### İkinci Yakın IR Bölgesinde Kararlı Kontrast Ajanlarının Önemi
Bu yaklaşımın etkinliği, bu dalga boylarında ışığı verimli bir şekilde emebilen kararlı kontrast ajanlarının bulunabilirliğine bağlıdır. Bununla birlikte, çoğu kontrast ajanı, daha hassas olan birinci yakın-IR aralığında (700-1000 nanometre) daha hassastır, burada saçılma etkileri daha güçlüdür ve enerji iletimi daha az verimlidir.
### Yeni Bir Kimyasal Bileşik Geliştirildi
Şimdi, Tokyo Metropol Üniversitesi’nden Doçent Masatoshi Ichida liderliğindeki bir araştırma ekibi, bu zayıf noktayı aşan yeni bir kimyasal bileşik geliştirdi. Safra pigment ailesinden bilatrien adlı bir boyadan başlayarak, bilatrienin halka yapısını değiştirmek için bilinen bir yöntem olan N-karma kimyasını uyguladılar. En son çalışmalarında, nitrogen atomları aracılığıyla halkanın üzerine rhodyum ve indiyum iyonlarını başarıyla entegre ettiler.
### Ümit Verici Sonuçlar ve Gelecek Perspektifleri
Ekip, yeni boyalarının normal koşullarda 1600 nanometre dalga boyunda en güçlü ışık emilimini gösterdiğini, bu da ikinci yakın-IR bölgesinin içinde olduğunu gösterdi. Aynı zamanda çok fotostabil olduğu da kanıtlandı, yani ışığa maruz kaldığında kolayca parçalanmaz. Molekülün manyetik alanlara nasıl yanıt verdiğine dair detaylı ölçümler ve yoğunluk fonksiyonel teori (DFT) kullanılarak yapılan sayısal hesaplamalar, metal bağlı molekülün (aynı zamanda pi-radikaloit olarak da bilinir) tüm karmaşık yapısını kapsayan bir bulut içindeki elektronların benzersiz dağılımının, mevcut benzer bileşiklerde mümkün olmayan emilimleri nasıl ortaya çıkardığını gösterdi.
### Gelecek İçin Umut Verici Adımlar ve Destekleyici Kaynaklar
İkinci yakın-IR’nin dokular tarafından böyle güçlü bir şekilde emilmediği göz önüne alındığında, boyayla hassaslaştırılan bölgeler, daha güçlü bir şekilde ışığa maruz kalabilir, bu da daha net görüntüleme ve terapiler için ısıyı daha iyi iletebilir. Ekip, moleküllerinin derin doku tıbbına yeni yaklaşımların kapısını açacağını ve kimyasal kataliz uygulamalarına daha genel uygulamalar sağlayacağını umuyor.
Bu çalışma, JSPS Grant Numbers JP20H00406 ve JP22K19937, JST PRESTO Grant Number JPMJPR2103, Izumi Bilim ve Teknoloji Vakfı, Japonya’daki Malzemeler ve Nanoteknoloji İleri Araştırma Altyapısı (ARIM) ve NJRC Mater ve Dev’in İşbirlikçi Araştırma Programı tarafından desteklendi. Tokyo Metropol Üniversitesi’nden Tokyo Global Partner bursu kaynakları arasındadır. Kaynak: Ghosh, A., et al. (2024). Metal‐Bridging Cyclic Bilatriene Analogue Affords Stable π‐Radicaloid Dyes with Near‐Infrared II Absorption. Angewandte Chemie International Edition. doi.org/10.1002/anie.202418751.
