מדענים מאוניברסיטת סנט אנדרוז יצרו את הדגימות הראשונות של חומרים אורגניים המסוגלים בו-זמנית לבלוע שני פוטונים ולפלוט אור מקוטב מעגלית. שילוב נדיר זה של תכונות מבטיח מהפכה בסריקה עמוקה של רקמות ביולוגיות.
צבעים רגילים למיקרוסקופיית פלואורסצנציה מתפזרים במהירות בעובי הרקמה, והאות דועך כבר בעומק של כמה מאות מיקרומטרים. המולקולות הכיראליות החדשות ממשפחת חומרי הפלואורסצנציה המושהית התרמית הרב-תהודתית (MR-TADF) מתנהגות אחרת: הן בולעות בבת אחת שני פוטונים של אור אינפרה-אדום, ואחר כך פולטות אור נראה בקיטוב מוגדר היטב.
תארו לעצמכם פנס שמאיר לא בקרן אחת אלא בשתי קרניים בו-זמנית, ובנוסף "זוכר" לאיזה כיוון האור מסתובב. כך בדיוק פועלות התרכובות הללו. הכיראליות של המולקולות — אי-הסימטריה המראתית שלהן — גורמת לאור הנפלט להסתובב בעיקר לכיוון אחד, מה שמאפשר לסנן רעש ולקבל תמונה חדה יותר.
בליעת שני פוטונים כבר משמשת כשלעצמה ברפואה: אור אינפרה-אדום חודר עמוק יותר מאשר אור נראה ופוגע ברקמות פחות. הוספת לומינסנציה מקוטבת מעגלית הופכת את האות לאינפורמטיבי עוד יותר — החוקרים יוכלו להבחין במבנים שקודם לכן התמזגו לגוש מטושטש אחד.
העבודה, שפורסמה ב-Nature Communications, בוצעה על ידי קבוצתו של פרופסור אלי זיסמן-קולמן בשיתוף עם עמיתים מאוניברסיטת דרהאם. לעת עתה מדובר בדגימות מעבדה, אך כבר כעת ברור: חומרים כאלה יכולים לשמש בסיס לשיטות הדמיה לא-פולשניות של גידולים, כלי דם וסיבי עצב בעומק של כמה מילימטרים.
בעתיד יוכלו רופאים לקבל תמונות תלת-ממדיות של איברים פנימיים בלי רנטגן ובלי שדות מגנטיים חזקים, וביולוגים — לצפות בתהליכים חיים בזמן אמת בתוך אורגניזם שלם. חומר אחד פותר בבת אחת שתי משימות: חדירה עמוקה ואות מקוטב בעל ניגודיות גבוהה.
החוקרים כבר החלו לבחון את התרכובות החדשות בסביבות ביולוגיות.
