ژاپنیها رنگ جدیدی با امکان تولید گرما و شوک اولتراسونیک ساختند

پژوهشگران دانشگاه متروپولیتن توکیو موفق به توسعه رنگی جدید شده‌اند که توانایی جذب قوی تابش‌های مادون قرمز نزدیک دوم (Second Near-IR) و تبدیل آن به گرما را دارد. این رنگ که از خانواده رنگ‌دانه‌های صفراوی مشتق شده، با طراحی یک ساختار حلقوی ویژه قادر به اتصال با فلزات رودیوم و ایریدیوم است.

به گزارش رسانه اخبار پزشکی مدنا، اندازه‌گیری‌ها و مدل‌سازی‌های انجام شده نشان‌دهنده جذب قوی تابش‌های مادون قرمز نزدیک دوم و پایداری فوق‌العاده نوری این ترکیب است. از آنجا که این امواج به راحتی در بافت‌های انسانی نفوذ می‌کنند، این رنگ جدید می‌تواند در تصویربرداری و درمان‌های بافت‌های عمیق مورد استفاده قرار گیرد.

محدوده مادون قرمز نزدیک دوم (طول موج ۱۰۰۰ تا ۱۷۰۰ نانومتر) بخشی از طیف الکترومغناطیسی است که به دلیل شفافیت بیشتر در بافت‌های زیستی، اهمیت بالقوه‌ای در علم پزشکی دارد. در این محدوده، نور کمتر توسط بافت جذب یا پراکنده می‌شود، که آن را برای انتقال انرژی به نواحی عمیق بدن ایده‌آل می‌سازد. یکی از نمونه‌های برجسته این کاربردها، تصویربرداری فوتوآکوستیک در تشخیص و درمان سرطان است. در این روش، یک عامل کنتراست به بدن تزریق می‌شود و با تابش نور، گرمایی تولید می‌کند که موجب ایجاد شوک‌های اولتراسونیک کوچک می‌شود. این شوک‌ها یا برای تصویربرداری استفاده می‌شوند یا مستقیماً سلول‌های سرطانی را تخریب می‌کنند.

موفقیت این رویکرد به عامل‌های کنتراست پایداری وابسته است که بتوانند نور را در این طول موج‌ها به طور کارآمد جذب کنند. با این حال، بیشتر عامل‌های کنتراست موجود حساسیت بیشتری به محدوده مادون قرمز نزدیک اول (۷۰۰ تا ۱۰۰۰ نانومتر) دارند، که در آن اثرات پراکندگی قوی‌تر و انتقال انرژی کمتر کارآمد است.

تیمی از پژوهشگران به سرپرستی دکتر ماساتوشی ایچیدا از دانشگاه متروپولیتن توکیو، ترکیب شیمیایی جدیدی را توسعه داده‌اند که این محدودیت را برطرف می‌کند. آن‌ها با استفاده از رنگی به نام بیلاترین از خانواده رنگ‌دانه‌های صفراوی و به‌کارگیری روش شیمیایی به نام «N-confusion»، ساختار حلقوی آن را به‌گونه‌ای اصلاح کردند که امکان اتصال به یون‌های فلزی را فراهم کند.

این رنگ جدید در شرایط عادی، بیشترین جذب نور خود را در طول موج ۱۶۰۰ نانومتر، یعنی در محدوده مادون قرمز نزدیک دوم، نشان می‌دهد. همچنین، این ترکیب از پایداری نوری بالایی برخوردار است، به این معنا که در معرض نور به راحتی تجزیه نمی‌شود. اندازه‌گیری‌های دقیق نحوه واکنش مولکول به میدان‌های مغناطیسی و محاسبات عددی با استفاده از نظریه عملکردی چگالی (DFT) نشان داد که توزیع الکترون‌ها در ابر الکترونی پیچیده این ترکیب (معروف به «رادیکال پی») باعث ایجاد جذب‌هایی می‌شود که در ترکیبات مشابه موجود امکان‌پذیر نیست.

با توجه به اینکه مادون قرمز نزدیک دوم کمتر توسط بافت‌ها جذب می‌شود، نواحی حساس شده با این رنگ می‌توانند نور را به طور قوی‌تری دریافت کنند. این ویژگی امکان تصویربرداری واضح‌تر و انتقال بهتر گرما برای درمان را فراهم می‌کند. تیم پژوهشی امیدوار است که این مولکول جدید راه را برای روش‌های نوین پزشکی در درمان بافت‌های عمیق و همچنین کاربردهای عمومی‌تر در کاتالیز شیمیایی باز کند.