Diseño, síntesis y aplicación de un pequeño fluoróforo molecular NIR-II con emisión máxima más allá de 1200 nm

Área de la Ciencia:

• Química orgánica
• Imágenes biomédicas
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los pequeños fluoróforos moleculares que emiten en la segunda ventana del infrarrojo cercano (NIR-II) (1000-1700 nm) son cruciales para las imágenes biomédicas avanzadas debido a la autofluorescencia tisular reducida y la mayor profundidad de penetración.
• El desarrollo de nuevos fluoróforos con máximos de emisión más allá de 1200 nm es esencial para ampliar los límites de las capacidades de imagen NIR-II.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar un nuevo fluoróforo molecular pequeño, FM1210, con una emisión superior a 1200 nm para imágenes NIR-II mejoradas in vivo.
• Investigar las modificaciones estructurales responsables de la emisión desplazada al rojo y evaluar el rendimiento de FM1210 en aplicaciones biológicas.

Principales métodos:

• Síntesis del nuevo fluoróforo FM1210 basado en un núcleo de benzo[1,2-c:4,5-c']bis[1,2,5]tiadiazol, que incorpora átomos de selenio (Se) y grupos amino.
• Análisis espectroscópico para determinar las propiedades fotofísicas, incluido el máximo de emisión y el rendimiento cuántico.
• Experimentos de imágenes in vivo utilizando FM1210 encapsulado en liposomas para evaluar su rendimiento en la visualización de tumores y vasculatura, comparándolo con un fluoróforo de control (CF1065).

Principales resultados:

• FM1210 exhibe una longitud de onda de emisión máxima de más de 1200 nm, un desplazamiento al rojo significativo de 145 nm en comparación con el control CF1065.
• La modificación estructural, que implica la introducción de átomos de Se y grupos amino, se confirma como la razón de la mayor emisión.
• Las imágenes in vivo demostraron que FM1210 proporciona una menor autofluorescencia, una mayor proporción de señal a fondo y una mejor resolución para imágenes de tumores y vasculatura.
• El FM1210 nano encapsulado en liposomas mostró capacidad de orientación pasiva y buena solubilidad en agua, lo que facilitó la obtención de imágenes efectivas del tumor.

Conclusiones:

• FM1210 representa un nuevo fluoróforo molecular pequeño prometedor para imágenes NIR-II, que ofrece características de rendimiento superiores.
• Su longitud de onda de emisión extendida y propiedades de imagen favorable lo hacen adecuado para la visualización sensible de objetivos biológicos, incluidos los tumores y su vasculatura.
• La estrategia de diseño de incorporar átomos de Se y grupos amino en la estructura del núcleo es efectiva para lograr la emisión desplazada al rojo en los fluoróforos NIR-II.