새로운 형광 염료는 뇌를 밝힐 수 있습니다
날짜:
2023년 1월 17일
원천:
라이스 대학교
요약:
화학자들은 접근하기 어려운 구조와 프로세스를 조명하는 데 도움이 될 수 있는 비침습적 뇌 영상 도구를 개발했습니다. 그들의 소분자 염료는 혈뇌 장벽을 통과할 수 있는 최초의 염료로, 연구자들이 생쥐의 건강한 뇌 조직과 교모세포종 종양을 구별할 수 있게 합니다.
기발한 아이디어에 대해 이야기하기: Rice University와 Stanford University의 화학자들 덕분에 뇌를 밝게 하는 것은 더 이상 비유적인 표현이 아닙니다.
Rice의 Han Xiao, Stanford의 Zhen Cheng 및 협력자들은 접근하기 어려운 구조와 프로세스를 조명하는 데 도움이 될 수 있는 비침습적 뇌 이미징을 위한 새로운 도구를 개발했습니다. 그들의 소분자 염료 또는 형광단은 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있는 최초의 종류입니다. 게다가 연구자들은 쥐의 건강한 뇌 조직과 교모세포종 종양을 구별할 수 있었습니다.
"이것은 예를 들어 영상 유도 수술에 매우 유용할 수 있습니다."라고 Xiao는 말했습니다. "이 염료를 사용하여 의사는 정상적인 뇌 조직과 종양 조직 사이의 경계가 어디인지 결정할 수 있습니다."
이 연구는 Journal of the American Chemical Society 의 12월 28일자 표지에 실렸습니다 .
수족관이나 나이트클럽에 가본 적이 있다면 일부 물체나 표면이 블랙 라이트 아래에서 발산하는 다채로운 빛을 보았을 것입니다. 형광으로 알려진 이 빛나는 효과는 다른 방법으로는 눈에 띄지 않는 가시적 요소를 렌더링하는 데 유용할 수 있습니다.
"형광 이미징은 우리 몸의 다른 부분에서 암을 이미징하는 데 적용되었습니다."라고 Xiao는 말했습니다. "형광 탐침의 장점은 고해상도와 다양한 물질이나 활동을 판독하기 위해 탐침을 적응시키는 능력을 포함합니다."
조직이나 기관이 깊을수록 형광 소분자의 존재를 식별하는 데 필요한 파장이 길어집니다. 이러한 이유로 1,000~1,700나노미터 파장의 두 번째 근적외선(NIR-II) 채널은 심부 조직 이미징에 특히 중요합니다. 참고로 가시광선의 파장은 380~700나노미터입니다.
"우리 도구는 NIR-II 영역에서 작동하기 때문에 깊은 이미징에 정말 유용합니다."라고 Xiao는 말했습니다. "NIR-II 파장과 달리 가시 스펙트럼 내의 형광 효과 또는 600~900나노미터(NIR-I) 근적외선 파장은 피부 깊이만 전달합니다."
뇌 영상은 조직의 깊이와 접근성 때문에 특별한 문제를 제기할 뿐만 아니라 순환계에서 중추 신경계로 물질의 통과를 제한하는 매우 선택적 필터 역할을 하는 세포층인 혈액-뇌 장벽 때문에 특별한 문제를 제기합니다. 체계.
"사람들은 항상 뇌에서 정확히 무슨 일이 일어나고 있는지 알고 싶어하지만 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있는 분자를 설계하는 것은 매우 어렵습니다. 식품의약국(FDA)에서 승인한 소분자 약물의 최대 98%가 안 돼." 샤오가 말했다.
"일반적으로 NIR-II 염료 분자가 커지는 경향이 있는 이유는 이중 결합이 많은 공액 구조이기 때문입니다."라고 그는 계속 말했습니다. "이것이 진정한 문제이며 우리가 지금까지 뇌 영상에서 형광을 사용할 수 없었던 이유입니다. 우리는 매우 작지만 방출 파장이 긴 이 새로운 염료 스캐폴드를 개발하여 이 문제를 해결하려고 했습니다."
혈액-뇌 장벽을 통과할 수 없는 다른 두 가지 알려진 NIR-II 염료 스캐폴드와 달리 Xiao가 개발한 것은 더 콤팩트하여 뇌를 표적으로 하는 프로브 또는 약물에 대한 훌륭한 후보가 됩니다. "미래에 우리는 이 스캐폴드를 수정하여 뇌에서 다양한 대사 산물을 찾는 데 사용할 수 있습니다."라고 Xiao는 말했습니다.
뇌를 넘어 Xiao가 개발한 염료는 FDA가 조영제로 사용하도록 승인한 유일한 근적외선 소분자 염료인 인도시아닌 그린보다 훨씬 더 오래 지속되는 힘을 가지고 있습니다. 수명이 길다는 것은 연구자들이 형광 흔적이 사라지기 전에 기록할 시간이 더 많다는 것을 의미합니다.
"빛에 노출되면 인도시아닌 그린 염료 흔적이 몇 초 만에 악화되는 반면, 우리 염료는 10분 이상 안정적인 흔적을 남깁니다."라고 Xiao는 말했습니다.
출처 : https://www.sciencedaily.com/