Οι τεχνολογίες βιοαπεικόνισης, όπως ο φθορισμός και η μαγνητική τομογραφία, αποτελούν βασικά εργαλεία στην ιατρική διάγνωση, αλλά παρουσιάζουν περιορισμούς.
Ο φθορισμός προσφέρει υψηλή ανάλυση σε κυτταρικό επίπεδο αλλά στερείται βάθους, ενώ η μαγνητική τομογραφία επιτρέπει την απεικόνιση στο εσωτερικό του σώματος αλλά με χαμηλότερη ανάλυση. Επιπλέον, τα παράγοντα αντίθεσης της μαγνητικής τομογραφίας περιέχουν παραμαγνητικά μέταλλα, όπως το γαδολίνιο, τα οποία ενδέχεται να προκαλέσουν παρενέργειες.
Ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο Kyushu ανέπτυξε ένα νέο υδατοδιαλυτό μόριο χωρίς μέταλλα, το οποίο συνδυάζει τις ιδιότητες του φθορισμού και της μαγνητικής τομογραφίας. Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύτηκαν στο επιστημονικό περιοδικό «Advanced Science».
Σύνθεση υδατοδιαλυτών οργανικών ριζών
Οι ερευνητές εστίασαν στις φωτοβόλες οργανικές ρίζες, μια κατηγορία μορίων που παράγουν φθορισμό και διαθέτουν μοριακό σπιν. Αρχικά, τα μόρια αυτά ήταν υδρόφοβα, γεγονός που περιόριζε τη χρήση τους σε βιολογικά συστήματα.
Η ομάδα, υπό την καθοδήγηση του αναπληρωτή καθηγητή Ken Albrecht, τροποποίησε τη δομή του μορίου tris(2,4,6-trichlorophenyl) methyl (TTM), δημιουργώντας δύο νέες ενώσεις, τις TTM-trisTP3B και TTM-trisTP9B. Οι ενώσεις αυτές συνδέονται σε τρεις κατευθύνσεις με υδατοδιαλυτές ομάδες και εκπέμπουν φθορισμό βαθύ κόκκινου χρώματος όταν βρίσκονται στο νερό.
Ενίσχυση αντίθεσης και διαρκής φθορισμός
Σε δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε ζωντανά κύτταρα, το μόριο TTM-trisTP3B εξέπεμψε φθορισμό γύρω από τον πυρήνα των κυττάρων, ο οποίος διατηρήθηκε για τουλάχιστον 24 ώρες. Παράλληλα, και τα δύο μόρια ενίσχυσαν την αντίθεση σε δοκιμαστικές εικόνες μαγνητικής τομογραφίας κατά 2,5 έως 4,5 φορές περισσότερο σε σύγκριση με προηγούμενες υδατοδιαλυτές ρίζες TTM.
Η μέθοδος αυτή ανοίγει τον δρόμο για ασφαλέστερους και λιγότερο τοξικούς παράγοντες απεικόνισης, ενώ παράλληλα θέτει τις βάσεις για εφαρμογές στις τεχνολογίες κβαντικής αίσθησης και στα προηγμένα ηλεκτρονικά υλικά.