Ajuste de la segunda activación de fluorescencia en el infrarrojo cercano mediante la regulación de la relación de...

Área de la Ciencia:

• Imágenes biomédicas
• Espectroscopia de fluorescencia
• Biología Química

Sus antecedentes:

• La segunda imagen de fluorescencia en el infrarrojo cercano (NIR-II) ofrece una alta resolución espacial para estudios biopatológicos.
• El desarrollo de sondas fluorescentes NIR-II activables (AFP) es un desafío debido a la activación limitada de la señal y la optimización compleja.
• Las sondas existentes a menudo sufren de proporciones insuficientes de "encendido" de fluorescencia en respuesta a los biomarcadores.

Objetivo del estudio:

• Identificar un determinante crítico para mejorar la relación de "encendido" de la fluorescencia de las sondas fluorescentes NIR-II (AFP) activables.
• Establecer un método predictivo para racionalizar el diseño y la optimización de las AFP NIR-II.
• Demostrar el potencial clínico de las AFP optimizadas para el diagnóstico precoz de la enfermedad y la detección de metástasis sensibles.

Principales métodos:

• Identificación teórica de las relaciones de cambio de la dinámica de transferencia de carga en estado excitado (δ) como un factor clave en la capacidad de respuesta de AFP.
• Diseño y síntesis de una serie de AFP y sus homólogos no enjaulados (uAFP).
• Análisis sistemático de las características fotofísicas mediante cálculos computacionales, espectroscopia de absorción transitorio en femtosegundos, espectros de fluorescencia en estado estacionario y experimentos de titulación de fluorescencia.

Principales resultados:

• Se verificó una fuerte correlación entre los valores δ teóricos/experimentales y las relaciones de " activación " de fluorescencia de las AFP activadas.
• La sonda óptima (AFP2), guiada por δ, demostró una alta sensibilidad en el diagnóstico precoz de la lesión hepática inducida por fármacos.
• La detección ultrasensible de focos metastásicos pequeños (< 2 mm) se logró en modelos de ratón, superando los métodos convencionales.

Conclusiones:

• Las relaciones de cambio de la dinámica de transferencia de carga en estado excitado (δ) son un determinante crítico para la capacidad de respuesta de NIR-II AFP.
• El valor δ puede servir como herramienta predictiva para acelerar el desarrollo y la optimización de las AFP NIR-II.
• Este enfoque facilita aplicaciones preclínicas y traslacionales más amplias de imágenes NIR-II para el diagnóstico y la detección de enfermedades.