Наночастицы из полупроводниковых полимеров для фотоакустической визуализации in vivo
Ученые из Стэнфордского университета разработали новый класс контрастных агентов для фотоакустического молекулярного имиджинга — наночастицы из полупроводниковых полимеров (SPNs), поглощающие ближний инфракрасный (NIR) свет. Эти частицы генерируют более сильный сигнал, чем одностенные углеродные нанотрубки и золотые наностержни, что позволило исследователям выполнить картирование лимфатических узлов по всему телу живых лабораторных мышей.
Ключевые преимущества SPNs:
- Высокая структурная гибкость.
- Узкие фотоакустические спектральные профили.
- Сильная устойчивость к фотодеградации и окислению.
Эти свойства позволили создать первый ратиометрический фотоакустический зонд ближнего ИК-диапазона для визуализации in vivo в реальном времени активных форм кислорода (ROS), которые участвуют в развитии многих заболеваний.
Проблема текущих контрастных агентов, по словам профессора Цзянхуна Рао, в том, что они не соответствуют всем идеальным требованиям: имеют плохую фотостабильность, устойчивость к окислению или проблемы с токсичностью.
Ключевая инновация исследования — адаптация принципа ратиометрического имиджинга (широко используемого в флуоресцентной визуализации) для фотоакустики. Зонд генерирует сигналы на двух длинах волн (700 нм и 820 нм). При активации мишенью (ROS) сигнал на 820 нм теряется, а на 700 нм сохраняется. Изменение соотношения этих сигналов отражает наличие и активность мишени в реальном времени.
Перспективы применения:
- Визуализация рака с помощью прикрепления к наночастице молекулы, нацеленной на опухоль.
- Создание зондов для других молекулярных мишеней (pH, ферменты).
- Одновременная визуализация нескольких мишеней с использованием полимеров, поглощающих на разных длинах волн.
- Комбинация с доставкой лекарств для создания тераностических наночастиц.
- Изучение роли активных форм кислорода и азота (RONS) при нейродегенеративных, сердечно-сосудистых и других заболеваниях на животных моделях.
Исследование показывает, что SPNs представляют собой идеальную наноплатформу для разработки фотоакустических молекулярных зондов, раскрывая потенциал этого метода для глубокой визуализации с высоким пространственным разрешением.