Учёные из Сент-Эндрюсского университета создали первые образцы органических материалов, способных одновременно поглощать два фотона и испускать циркулярно поляризованный свет. Это редкое сочетание свойств обещает революцию в глубоком сканировании биологических тканей.
Обычные красители для флуоресцентной микроскопии быстро рассеиваются в толще ткани, и сигнал затухает уже на глубине нескольких сотен микрометров. Новые хиральные молекулы из класса многорезонансных термально активированных замедленных флуоресцентных материалов (MR-TADF) ведут себя иначе: они поглощают сразу два фотона инфракрасного света, а затем излучают видимый свет с чётко заданной поляризацией.
Представьте фонарик, который светит не одним, а двумя лучами одновременно и при этом «помнит», в какую сторону закручен свет. Именно так работают эти соединения. Хиральность молекул — их зеркальная несимметричность — заставляет испускаемый свет крутиться преимущественно в одну сторону, что позволяет отфильтровывать шум и получать более чёткое изображение.
Двухфотонное поглощение само по себе уже используется в медицине: инфракрасный свет проникает глубже, чем видимый, и повреждает ткани меньше. Добавление циркулярно поляризованной люминесценции делает сигнал ещё информативнее — исследователи смогут различать структуры, которые раньше сливались в общую размытую массу.
Работа, опубликованная в Nature Communications, выполнена группой профессора Эли Зисман-Колмана в сотрудничестве с коллегами из Даремского университета. Пока это лабораторные образцы, но уже сейчас ясно: такие материалы могут стать основой для неинвазивных методов визуализации опухолей, сосудов и нервных волокон на глубине нескольких миллиметров.
В перспективе врачи смогут получать трёхмерные изображения внутренних органов без рентгена и сильных магнитных полей, а биологи — наблюдать за живыми процессами в реальном времени внутри целого организма. Один материал решает сразу две задачи: глубокое проникновение и высококонтрастный поляризованный сигнал.
Исследователи уже приступили к тестированию новых соединений в биологических средах.
