Вчені з Університету Сент-Ендрюса створили перші зразки органічних матеріалів, здатних одночасно поглинати два фотони й випромінювати циркулярно поляризоване світло. Це рідкісне поєднання властивостей обіцяє революцію в глибокому скануванні біологічних тканин.
Звичайні барвники для флуоресцентної мікроскопії швидко розсіюються в товщі тканини, і сигнал згасає вже на глибині кількох сотень мікрометрів. Нові хіральні молекули з класу багаторезонансних термально активованих матеріалів із затриманою флуоресценцією (MR-TADF) поводяться інакше: вони поглинають одразу два фотони інфрачервоного світла, а потім випромінюють видиме світло з чітко заданою поляризацією.
Уявіть ліхтарик, який світить не одним, а двома променями одночасно і при цьому «пам'ятає», у який бік закручене світло. Саме так працюють ці сполуки. Хіральність молекул — їхня дзеркальна несиметричність — змушує випромінюване світло крутитися переважно в один бік, що дозволяє відфільтровувати шум і отримувати чіткіше зображення.
Двофотонне поглинання саме по собі вже використовується в медицині: інфрачервоне світло проникає глибше, ніж видиме, і пошкоджує тканини менше. Додавання циркулярно поляризованої люмінесценції робить сигнал ще інформативнішим — дослідники зможуть розрізняти структури, які раніше зливалися в загальну розмиту масу.
Робота, опублікована в Nature Communications, виконана групою професора Елі Зісман-Колмана у співпраці з колегами з Даремського університету. Поки що це лабораторні зразки, але вже зараз зрозуміло: такі матеріали можуть стати основою для неінвазивних методів візуалізації пухлин, судин і нервових волокон на глибині кількох міліметрів.
У перспективі лікарі зможуть отримувати тривимірні зображення внутрішніх органів без рентгена й сильних магнітних полів, а біологи — спостерігати за живими процесами в реальному часі всередині цілого організму. Один матеріал вирішує одразу два завдання: глибоке проникнення і висококонтрастний поляризований сигнал.
Дослідники вже розпочали тестування нових сполук у біологічних середовищах.
