Washington State Universitys forskare har skapat ett injicerbart färgämne som lyser upp molekyler med nära infrarött ljus, gör det lättare att se vad som pågår djupt inne i kroppen.

Det nya färgämnet kommer att hjälpa medicinska forskare att spåra utvecklingen av en mängd olika sjukdomar, såsom cancer.

Ming Xian, Ralph G. Yount framstående professor i kemi, kallar det nya färgämnet Washington Red. Han och Wei Chen, en biträdande forskningsprofessor vid WSU -avdelningen för kemi, publicerade en ny studie som beskriver färgämnets unika egenskaper och hur det tillverkas Angewandte Chemie , en av de bästa kemitidskrifterna i världen.

"Nära infrarött ljus passerar genom människokroppen, gör den nästan osynlig och gör färgämnen som svarar på denna ljusfärg perfekta för bioavbildning, " Sa Xian. "Washington Red är ett unikt och billigt färgämne som jag ser kommer att användas på många områden."

Fluorescerande biobildande genombrott

Fluorescerande bioavbildning är visualisering av celler och andra biologiska vävnader märkta med ett färgämne som lyser när det aktiveras av ljus.

Det används för att observera sjukdomsbiomarkörer och andra biologiska föreningar i realtid och hjälper läkare att identifiera och behandla blodproppar, hjärtsjukdom, tumörer och andra farliga avvikelser.

De flesta kommersiellt tillgängliga färgämnen för bioavbildning fluorescerar i det synliga spektrumet med våglängder mellan 400-600 nanometer. Det finns flera praktiska problem med dessa färgämnen. För en, molekyler i aminosyror, hemoglobin och andra naturliga vävnader och vätskor fluorescerar också när de belyses med ljusfärger i denna del av spektrumet, som grönt och blått.

Denna naturliga luminescens gör det svårt att se skillnaden mellan vad färgen riktar in sig på och omgivande vävnader. Ljus med kortare våglängd kan till och med skada celler, att göra färgämnen av dessa färger riskabla att använda i levande vävnader.

Nära infrarött ljus, eller ljus med en våglängd mellan 650-900 nanometer, är idealisk för bioavbildning eftersom den tränger djupt in i vävnader utan att skada naturliga celler eller få dem att lysa.

Färgämnen som visar nära infrarött ljus har visat sig vara extremt svåra att tillverka, dock, och tenderar att vara begränsad i tillämpningen.

Xians nya Washington Red -färgämne skiljer sig från dessa på flera sätt. Tillverkningsprocessen är enklare och färgen är lätt att släcka, vilket betyder att det inte kommer att lysa nära infrarött förrän det har lokaliserat och bundit till sitt mål. Washington Red är också mycket justerbar. Den kan modifieras för att söka upp och binda till en mängd olika molekyler, gaser och andra ämnen i kroppen.

"Jämfört med andra nära infraröda färgämnen, vårt färgämne är lätt att tillverka och kan modifieras för att rikta in sig på många olika biologiska föreningar, ", sa Xian. "Det kan användas för att spåra utvecklingen av en mängd olika sjukdomar och för att studera specifika biologiska processer, såsom inflammation i hjärtat eller ansamling av tumörceller, vilket så småningom kan leda till utformningen av nya läkemedel och medicinska terapier."

Xian arbetade med WSU Office of Commercialization för att lämna in ett patent på hans Washington Red-färgämne så att det kan användas av forskare vid andra institutioner över hela landet och världen.

"Möjligheten att lysa upp specifika molekyler inuti levande varelser har många potentiella tillämpningar, sa Xian. "Vi ser fram emot att samarbeta med andra forskargrupper och förse dem med Washington Red så att de kan fortsätta sina egna unika undersökningar."

Xians forskning överensstämmer med WSU:s stora utmaningar, en serie forskningssatsningar riktade mot stora samhällsfrågor. Det är särskilt relevant för utmaningen att upprätthålla hälsan och ta itu med uppkomsten och utvecklingen av sjukdomar.