Lograr una emisión NIR-II de alto brillo: estrategias de bloqueo y envoltura molecular en el diseño de materiales...

Área de la Ciencia:

• Imágenes biomédicas
• Ciencias de los materiales
• Química orgánica

Sus antecedentes:

• Las imágenes de fluorescencia de infrarrojo cercano-II (NIR-II) ofrecen penetración profunda en el tejido y alta resolución.
• El desarrollo de fluoróforos NIR-II brillantes es un desafío debido al apagado de la fluorescencia causado por la agregación y la baja absorción.
• Las moléculas donante-aceptante-donante (D-A-D) existentes a menudo sufren de un mal rendimiento en los estados agregados.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar nuevas moléculas pequeñas para obtener imágenes de fluorescencia NIR-II mejoradas.
• Para abordar los desafíos de los bajos coeficientes de absorción y el apagado por fluorescencia en estados agregados.
• Establecer una estrategia general para la creación de fluoroforos NIR-II brillantes.

Principales métodos:

• Síntesis de una serie de moléculas pequeñas D-A-D con estructuras variables (DTTD, DMTTD, DETTD).
• Las modificaciones estructurales incluyeron la planarización y la incorporación de cadenas alquilo ramificadas para controlar la agregación y la emisión molecular.
• Caracterización de las propiedades fotofísicas, incluidos los rendimientos cuánticos de absorción, emisión y fluorescencia en diferentes estados.
• Evaluación de las nanopartículas DETTD (NP) para aplicaciones de imágenes in vivo.

Principales resultados:

• El DTTD mostró una baja absorción y un apagado significativo tras la agregación.
• DMTTD, con una columna vertebral planarizada, exhibió una mayor absorción y una reducción de la extinción.
• DETTD, con cadenas de alquilo ramificadas, mantuvo una alta absorción y mejoró la resistencia al apagado.
• Los NPs DETTD demostraron un alto brillo NIR-II (117,5 M-1 cm-1) para imágenes de alta resolución.

Conclusiones:

• Las estrategias de diseño molecular, incluida la planarización de la columna vertebral y la modificación de la cadena de alquilo, pueden mejorar efectivamente el brillo del fluoróforo NIR-II.
• La molécula DETTD desarrollada y sus nanopartículas proporcionan una plataforma prometedora para imágenes biomédicas avanzadas in vivo.
• Este estudio presenta un enfoque generalizable para el diseño de fluoróforos NIR-II brillantes mediante la mitigación del apagado causado por la agregación y el aumento de la absorción.