Gli scienziati dell'Università di St Andrews hanno creato i primi esemplari di materiali organici capaci di assorbire simultaneamente due fotoni ed emettere luce polarizzata circolarmente. Questa rara combinazione di proprietà promette una rivoluzione nella scansione profonda dei tessuti biologici.
I comuni coloranti per la microscopia a fluorescenza si disperdono rapidamente nello spessore del tessuto, e il segnale si attenua già a una profondità di alcune centinaia di micrometri. Le nuove molecole chirali della classe dei materiali a fluorescenza ritardata termicamente attivata multi-risonante (MR-TADF) si comportano diversamente: assorbono due fotoni di luce infrarossa in una sola volta, per poi emettere luce visibile con una polarizzazione ben definita.
Immaginate una torcia che non illumina con un solo raggio, ma con due raggi contemporaneamente, e che per di più «ricorda» in quale direzione è avvolta la luce. È proprio così che funzionano questi composti. La chiralità delle molecole — la loro asimmetria speculare — fa sì che la luce emessa ruoti prevalentemente in una direzione, il che permette di filtrare il rumore e di ottenere un'immagine più nitida.
L'assorbimento a due fotoni è già di per sé utilizzato in medicina: la luce infrarossa penetra più in profondità di quella visibile e danneggia meno i tessuti. L'aggiunta della luminescenza polarizzata circolarmente rende il segnale ancora più informativo — i ricercatori potranno distinguere strutture che prima si confondevano in un'unica massa sfocata.
Il lavoro, pubblicato su Nature Communications, è stato realizzato dal gruppo della professoressa Eli Zisman-Colman in collaborazione con colleghi dell'Università di Durham. Per ora si tratta di esemplari di laboratorio, ma già adesso è chiaro: tali materiali possono diventare la base per metodi non invasivi di visualizzazione di tumori, vasi sanguigni e fibre nervose a una profondità di alcuni millimetri.
In prospettiva, i medici potranno ottenere immagini tridimensionali degli organi interni senza raggi X e senza campi magnetici intensi, mentre i biologi potranno osservare i processi vitali in tempo reale all'interno di un intero organismo. Un unico materiale risolve due problemi in una volta: la penetrazione profonda e un segnale polarizzato ad alto contrasto.
I ricercatori hanno già iniziato a testare i nuovi composti in ambienti biologici.
