חוקרים מאוניברסיטת מטרופוליטן טוקיו פיתחו צבע חדש שיכול לספוג מאוד קרינה שנייה קרובה ל- IR ולהפוך אותו לחום. החל מצבע ממשפחת פיגמנט המרה, הם עיצבו מבנה טבעת ייחודי שיכול לקשור את רודיום ואירידיום. מדידות ומודלים חשפו ספיגה חזקה וחזקה של ה- IR והצילום יוצא הדופן. גלים שניים קרובים ל- IR חודרים בקלות רקמה אנושית; הצבע החדש עשוי להיות מיושם בטיפולים והדמיה של רקמות עמוקות.
אזור ה- IR הקרוב השני של הספקטרום האלקטרומגנטי (1000-1700 ננומטר) הוא טווח אורך גל חשוב למדע הרפואה. בטווח זה האור אינו מפוזר או נספג חזק ברקמה ביולוגית. שקיפות זו הופכת אותה לאידיאלית למסירת אנרגיה לחלקים עמוקים יותר בגוף, בין אם לצורך הדמיה או טיפולים. דוגמה חשובה לטיפול כזה היא הדמיה פוטו -אקוסטית באבחון וטיפול בסרטן. כאשר חומר ניגודיות המוזרק לגוף נפגע באור, הוא פולט חום שיוצר זעזועים קולי זעירים שניתן לאתר אותם לצורך הדמיה, או עצמה משמשת לפגיעה בתאים סרטניים.
היעילות של גישה זו תלויה בזמינותם של חומרי ניגודיות יציבים שיכולים לספוג ביעילות אור באורכי גל אלה. עם זאת, מרבית סוכני הניגודיות רגישים יותר בטווח הקרוב ל- IR הראשון (700-1000 ננומטר), שם השפעות הפיזור חזקות יותר, ומסיירת האנרגיה פחות יעילה.
כעת, צוות חוקרים בראשות פרופסור חבר מסטושי איצ'ידה מאוניברסיטת מטרופוליטן טוקיו פיתחו תרכובת כימית חדשה המתגברת על עקב אכילס זה. החל מצבע ממשפחת פיגמנט המרה בשם Bilatriene, הם יישמו שיטה המכונה כימיה של N-Confusion כדי לשנות את מבנה הטבעת של הבילטרינה כדי לקבל את הכריכה של יוני מתכת. בעבודתם האחרונה, הם שילבו בהצלחה יוני רודיום ואינדיום על הטבעת באמצעות אטומי חנקן.
הצבע החדש של הצוות הראה את ספיגת האור החזקה ביותר שלו באורך גל של 1600 ננומטר בתנאים רגילים, שנמצאת היטב באזור ה- IR הקרוב השני. כמו כן, הוכח שהוא מאוד ניתן לצילום, כלומר הוא לא יתפרק בקלות על חשיפה לאור. מדידות מפורטות של האופן בו המולקולה מגיבה לשדות מגנטיים, וחישובים מספריים באמצעות תיאוריה פונקציונלית של צפיפות (DFT) הראו שניהם כיצד ההתפלגות הייחודית של האלקטרונים בענן המקיף את המבנה המורכב שלם של המולקולה המחייבת מתכת (הידועה גם כ- PI -רדיקלויד) הוליד ספיגות שאינן אפשריות בתרכובות דומות קיימות.
מכיוון שה- IR הקרוב השני אינו נספג בצורה חזקה ברקמות, אזורים הרגישים עם הצבע עשויים להיחשף ביתר שאת לאור, מה שמאפשר הדמיה ברורה יותר ומסירה טובה יותר של חום לטיפולים. הצוות מקווה שהמולקולה שלהם תפתח את הדלת לגישות חדשות לרפואת רקמות עמוקות, כמו גם ליישומים כלליים יותר לקטליזה כימית.
עבודה זו נתמכה על ידי מספרי המענקים של JSPS JP20H00406 ו- JP22K19937, JST Presto Grant Number JPMJPR2103, קרן המדע והטכנולוגיה של איזומי, תשתית מחקר מתקדמת לחומרים וננו -טכנולוגיה ביפן (ARIM) של משרד החינוך, התרבות, הספורט, המדע והטכנולוגיה ביפן (ARIM) של חינוך, תרבות, ספורט, טכנולוגיה ביפן (ARIM)) של חינוך, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, תרבות, (MEXT) תחת מספר ההצעה JPMXP1222MS1802, תוכנית המחקר השיתופי של NJRC Mater. & Dev., ומלגת שותפים גלובלית של טוקיו מאוניברסיטת מטרופוליטן טוקיו.
