Naukowcy z Uniwersytetu w St Andrews stworzyli pierwsze próbki materiałów organicznych zdolnych jednocześnie pochłaniać dwa fotony i emitować światło o polaryzacji kołowej. To rzadkie połączenie właściwości zapowiada rewolucję w głębokim skanowaniu tkanek biologicznych.
Zwykłe barwniki do mikroskopii fluorescencyjnej szybko rozpraszają się w gęstej tkance, a sygnał zanika już na głębokości kilkuset mikrometrów. Nowe chiralne cząsteczki z klasy wielorezonansowych termicznie aktywowanych opóźnionych materiałów fluorescencyjnych (MR-TADF) zachowują się inaczej: pochłaniają od razu dwa fotony światła podczerwonego, a następnie emitują światło widzialne o ściśle określonej polaryzacji.
Wyobraźcie sobie latarkę, która świeci nie jednym, lecz dwoma promieniami jednocześnie, a przy tym „pamięta”, w którą stronę skręcone jest światło. Właśnie tak działają te związki. Chiralność cząsteczek — ich lustrzana niesymetryczność — sprawia, że emitowane światło skręca się przeważnie w jedną stronę, co pozwala odfiltrować szum i uzyskać wyraźniejszy obraz.
Dwufotonowe pochłanianie samo w sobie jest już wykorzystywane w medycynie: światło podczerwone przenika głębiej niż widzialne i mniej uszkadza tkanki. Dodanie luminescencji o polaryzacji kołowej czyni sygnał jeszcze bardziej informacyjnym — badacze będą mogli rozróżniać struktury, które wcześniej zlewały się w jedną rozmytą masę.
Praca opublikowana w Nature Communications została wykonana przez zespół profesor Eli Zisman-Colman we współpracy z kolegami z Uniwersytetu w Durham. Na razie są to próbki laboratoryjne, ale już teraz jasne jest, że takie materiały mogą stać się podstawą nieinwazyjnych metod obrazowania guzów, naczyń krwionośnych i włókien nerwowych na głębokości kilku milimetrów.
W perspektywie lekarze będą mogli uzyskiwać trójwymiarowe obrazy narządów wewnętrznych bez rentgena i silnych pól magnetycznych, a biolodzy — obserwować żywe procesy w czasie rzeczywistym wewnątrz całego organizmu. Jeden materiał rozwiązuje od razu dwa zadania: głębokie przenikanie i wysokokontrastowy sygnał spolaryzowany.
Badacze rozpoczęli już testowanie nowych związków w środowiskach biologicznych.
