Rompiendo vínculos con luz infrarroja de onda corta: fotojaulas BODIPY para la activación de dos fotones en la...

Área de la Ciencia:

• La fotoquímica
• Química orgánica
• Biotecnología

Sus antecedentes:

• Las fotojaulas permiten la liberación de carga desencadenada por la luz, pero están limitadas por las longitudes de onda de excitación UV / visible, lo que dificulta la penetración en los tejidos profundos.
• La excitación de dos fotones (2PE) permite la activación del infrarrojo cercano (NIR) o del infrarrojo de onda corta (SWIR), mejorando la transparencia del tejido.
• El photocaging en la segunda ventana biológica (1000-1350 nm) sigue siendo poco explorado.

Objetivo del estudio:

• Investigar las propiedades de absorción de dos fotones (2PA) de las fotojaulas BODIPY para aplicaciones de ventanas NIR-II.
• Identificar las modificaciones estructurales que mejoran el 2PA en el rango de 900 a 1500 nm.
• Desarrollar fotoactivadores 2P eficientes para imágenes biológicas y administración de fármacos.

Principales métodos:

• Sintetizó y caracterizó 11 fotojaulas BODIPY con sustituciones variables en las posiciones 3 y 5.
• Las secciones transversales de absorción de dos fotones (2PA) medidas (δ) en el rango de 900 a 1500 nm.
• Los rendimientos cuánticos evaluados y las secciones transversales de acción (δΦ_u) para los compuestos seleccionados.

Principales resultados:

• La fuerte transferencia de carga y el aumento de la libertad vibratoria mejoran significativamente el 2PA.
• Se han logrado altas secciones transversales de 2PA: >4000 GM a 900 nm (bis-estiril-BODIPY) y 1110 GM a 1240 nm (análogo del monostirilo).
• Análogos B-metilados sintetizados con secciones transversales de acción sin enjaulado de hasta 5,8 GM a 900 nm y ~ 1 GM a 1300-1400 nm.

Conclusiones:

• Se identificaron los principios de diseño clave para los fotoactuadores eficientes activados por 2P en la ventana NIR-II.
• Las fotojaulas BODIPY se pueden diseñar para la liberación de carga activada por SWIR con una energía mínima por fotón.
• Estos hallazgos allanan el camino para aplicaciones biológicas avanzadas que requieren penetración profunda en el tejido y control preciso de la luz.