Investigadores en Japón desarrollaron un material fluorescente de silicio que tiene una toxicidad muy baja y una alta eficiencia de luminiscencia en comparación con los materiales convencionales. Bajo radiación del infrarrojo cercano NIR en longitudes de onda de 650 a 1000 nm, el rango conocido como "ventana óptica biológica "- que es capaz de atravesar sistemas vivos, el grupo conjunto logró obtener bioimágenes utilizando este nuevo material.
Un grupo de investigación en el Centro Internacional de Nanoarquitectónica de Materiales MANA del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales NIMS, dirigido por la investigadora principal de MANA Françoise Winnik, una investigadora postdoctoral de MANA Sourov Chandra, un grupo de investigación dirigido por el científico independiente de MANA Naoto Shirahata,y un grupo de investigación formado por el profesor Yoshinobu Baba y el profesor adjunto Takao Yasui, de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Nagoya, desarrollaron conjuntamente un material fluorescente de silicio de muy baja toxicidad y alta eficiencia de luminiscencia, en comparación con los materiales convencionales. Bajo infrarrojo cercanoradiación NIR en longitudes de onda de 650 a 1000 nm - el rango conocido como la "ventana óptica biológica" - que es capaz de atravesar sistemas vivos, el grupo conjunto logró obtener bioimágenes utilizando el nuevo material por primera vez en elmundo.
La bioimagen de fluorescencia se refiere a la visualización de células y otros tejidos biológicos que son invisibles a simple vista, marcándolos como visibles con un material fluorescente. La técnica permite la observación in vivo de la distribución y el comportamiento de las células vivas en tiempo real.Con la aplicación de esta técnica, puede ser factible observar el comportamiento de las células y biomoléculas vinculadas a la patogénesis e identificar el mecanismo de desarrollo de la enfermedad. Muchos de los materiales fluorescentes convencionales emiten luz cuando reaccionan a la luz ultravioleta UV o la luz visible., debido a que los componentes biológicos como la hemoglobina y los fluidos corporales absorben estos tipos de luz, no son aplicables para la observación profunda de materias biológicas. Algunos materiales fluorescentes son reactivos a la luz en longitudes de onda que caen bajo una "ventana óptica biológica", pero la mayoríaLos materiales tienen poca eficiencia luminiscente y pocos otros con alta eficiencia luminiscente contienen elementos tóxicos.uch como plomo y mercurio.
Utilizando partículas a base de silicio, el grupo conjunto desarrolló con éxito un material fluorescente capaz de producir luminiscencia de manera eficiente al reaccionar a la luz entrante en longitudes de onda comparables a una "ventana óptica biológica". El uso de materiales fluorescentes a base de silicio en la bioimagen ya se habíaestudiaron, y se encontraron algunos problemas como que necesitan luz ultravioleta para ejercer la excitación y la luminiscencia eficiente, y que tienen bajas eficiencias de emisión de luz. En vista de estos problemas, el grupo de investigación conjunto desarrolló una nueva estructura de núcleo-doble capa encuyas nanopartículas de silicio cristalino, que sirven como núcleos, están recubiertas con grupos de hidrocarburos y un surfactante. Las imágenes de fluorescencia de excitación de dos fotones demostraron que el silicio cristalino exhibía una fotoexcitación eficiente al absorber NIR, y que los grupos de hidrocarburos en el recubrimiento aumentaron el rendimiento cuántico de emisión. Además,el revestimiento de tensioactivo hizo que el material fluorescente fuera soluble en agua. Como resultadot, el nuevo material permitió el marcado eficiente de biomoléculas objetivo y la posterior bioimagen fluorescente de los objetivos marcados utilizando un rango de radiación NIR que atraviesa sistemas vivos.
En estudios futuros, nuestro objetivo es lograr una bioimagen fluorescente a un nivel profundo utilizando el nuevo material fluorescente de silicio que desarrollamos en este estudio.
Una parte de este estudio se realizó en relación con el proyecto "Plataforma de síntesis de moléculas y materiales" en la Universidad de Nagoya en el marco del programa "Plataforma de nanotecnología de Japón" organizado por el Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología.
Este estudio se publicó en la versión en línea de nanoescala el 13 de abril de 2016.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Ciencia de Materiales . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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