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微型发光探针为研究人员提供了活组织非侵入性成像的更好选择

1177 人阅读 | 时间:2021年02月17日 21:33

微型发光探针为研究人员提供了活组织非侵入性成像的更好选择

微型发光探针为研究人员提供了活组织非侵入性成像的更好选择
聚合物为半导体量子点或稀土掺杂的纳米粒子提供了替代方案,由于它们的毒性副作用,因此不适用于许多样品。信用:KAUST;阿纳斯塔西娅·塞林(Anastasia Serin)

经过定制设计以产生可穿透黑暗环境的光的聚合物在生物成像试验中显示出了希望,该聚合物可以检测现实组织模型表面下的纳米尺寸的颗粒。

最近的研究表明,是一种附着在微小靶标(例如细胞)上的发光材料,当它们在光谱的短波红外(SWIR)区域辐射时,对于生物成像特别有用。由于这种类型的荧光可以更深地渗透到生物物体中,而不会被吸收或散射,因此与常规发射器相比,SWIR探针可以更远地进入组织。这些功能使SWIR探头可以捕获位于人体深处的结构(例如脑组织)的高分辨率图像,而不会受到X射线的危害。

中本聪(Satoshi Habuchi)和他的同事们正在努力通过扩大能够产生SWIR辐射的探针的类型来改善荧光成像。当前,大多数明亮的SWIR发射器是或稀土掺杂的纳米粒子,由于它们的毒副作用,它们不适合许多样品。另一方面,生物相容性更高的材料(例如有机染料)通常强度不足以在组织内部看到。

微型发光探针为研究人员提供了活组织非侵入性成像的更好选择
该团队的粒子是如此明亮,以至于它们能够检测1毫米厚的样本中的纳米级聚合物点。信用:KAUST;阿纳斯塔西娅·塞林(Anastasia Serin)

为了解决这个问题,KAUST的研究人员转向了具有“施主-受主”结构的聚合物,这种布局中,富电子成分与导电分子链上的贫电子部分交替出现。该研究的主要作者休伯特·皮沃恩斯基(HubertPiwoński)解释说:“这种分布促进了沿主链的电荷转移,这是获得SWIR光的非常有效的方法。”

该团队选择了两种具有理想SWIR发射特性的供体-受体聚合物,然后开发了一种沉淀程序,将这些化合物融合到了只有几纳米宽的微小聚合物球体或“点”中。光学特征表明,这些材料具有异常明亮的SWIR发射,很容易在生物组织模型中发现。Habuchi说:“按体积计算,我们的粒子的亮度值比迄今为止报道的几乎所有其他SWIR发射器都要大。” “这使得能够检测一毫米厚的样品中的纳米级聚合物点。”

此外,由于对发出的荧光进行高通量检测,仅发出纳秒荧光的新型聚合物点可以产生具有单分子灵敏度的低噪声图像。以快速采集速率可视化单个探针的能力可以使希望在组织和器官发生过程中捕获过程的研究人员受益。

Piwoński说:“对于能够解决生命系统中分子动力学问题的新型探针和成像方式来说,这是巨大的机会,我们的聚合物点是朝单粒子成像迈出的一大步。”



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