أنشأ علماء من جامعة سانت أندروز أول نماذج من مواد عضوية قادرة في الوقت نفسه على امتصاص فوتونين وإصدار ضوء مستقطب دائريًا. وهذا المزيج النادر من الخصائص يبشر بثورة في المسح العميق للأنسجة البيولوجية.
تتبدد الأصباغ العادية المستخدمة في المجهر الفلوري سريعًا في سماكة النسيج، وتخبو الإشارة عند عمق بضع مئات من الميكرومترات. أما الجزيئات اللاتماثلية الجديدة من فئة مواد التألق المتأخر المنشط حراريًا متعددة الرنين (MR-TADF) فتصرف بشكل مختلف: فهي تمتص فوتونين من ضوء الأشعة تحت الحمراء دفعة واحدة، ثم تصدر ضوءًا مرئيًا باستقطاب محدد بدقة.
تخيل مصباحًا يدويًا لا يضيء بشعاع واحد بل بشعاعين في الوقت نفسه، وهو مع ذلك «يتذكر» في أي اتجاه يلتف الضوء. هكذا تعمل هذه المركبات بالضبط. فلاتماثل الجزيئات — أي عدم تناظرها المرآوي — يجعل الضوء المنبعث يدور في اتجاه واحد في الغالب، ما يتيح ترشيح الضجيج والحصول على صورة أوضح.
إن امتصاص الفوتونين بحد ذاته مستخدم بالفعل في الطب: فضوء الأشعة تحت الحمراء ينفذ إلى عمق أكبر من الضوء المرئي، ويضر بالأنسجة أقل. وإضافة التألق المستقطب دائريًا تجعل الإشارة أكثر إفادة — إذ سيتمكن الباحثون من تمييز بنى كانت في السابق تندمج في كتلة ضبابية واحدة.
أُنجز العمل المنشور في Nature Communications على يد فريق البروفيسور إيلي زيسمان-كولمان بالتعاون مع زملاء من جامعة دورهام. وهي حتى الآن نماذج مخبرية، لكن الواضح منذ الآن أن مثل هذه المواد قد تصبح أساسًا لطرائق غير باضعة لتصوير الأورام والأوعية الدموية والألياف العصبية على عمق عدة ملليمترات.
وفي المستقبل، سيتمكن الأطباء من الحصول على صور ثلاثية الأبعاد للأعضاء الداخلية دون أشعة سينية ودون حقول مغناطيسية قوية، وسيتمكن علماء الأحياء من مراقبة العمليات الحية في الزمن الحقيقي داخل كائن حي كامل. فمادة واحدة تحل مهمتين في آن واحد: النفاذ العميق والإشارة المستقطبة عالية التباين.
وقد بدأ الباحثون بالفعل اختبار المركبات الجديدة في الأوساط البيولوجية.
