微小的发光探针为研究人员提供了更好的活组织无创成像选择

一种定制设计用于产生穿透阴暗环境的光的聚合物在生物成像试验中显示出前景，它可以检测真实组织模型表面下的纳米级颗粒。最近的研究表明，荧光探针——一种附着在细胞等微小目标上的发光材料——当它们在光谱的短波红外 (SWIR) 区域辐射时，对生物成像特别有用。由于这种类型的荧光可以更深地穿透生物物体而不会被吸收或散射，因此 SWIR 探针可以比传统发射器更深入地发现组织。这些特性使 SWIR 探头能够捕获位于身体深处的结构(例如脑组织)的高分辨率图像，而没有 X 射线的危害。

Satoshi Habuchi 和他的同事正在努力通过扩展能够产生 SWIR 辐射的探针类型来改进荧光成像。目前，大多数明亮的 SWIR 发射器要么是半导体量子点，要么是稀土掺杂的纳米粒子，由于它们的毒副作用，它们不适用于许多样本。另一方面，生

为了解决这个问题，KAUST 的研究人员转向了具有“供体-受体”结构的聚合物，这种布局中富含电子的成分与缺乏电子的部分沿着导电分子链交替排列。“这种分布促进了沿聚合物骨架的电荷转移，这是获得 SWIR 光的一种非常有效的方式，”该研究的主要作者 Hubert Piwoński 解释说。

该团队选择了两种具有理想 SWIR 发射特性的供体-受体聚合物，然后开发了一种沉淀程序，将这些化合物融合成只有几纳米宽的微小聚合物球体或“点”。光学特性表明这些材料具有异常明亮的 SWIR 发射，很容易在生物组织模型中发现。“按体积计算，我们的粒子具有比迄今为止报道的几乎所有其他 SWIR 发射器都大的亮度值，”Habuchi 说。“这使得在 1 毫米厚的样本中检测到纳米级聚合物点成为可能。”

此外，由于对发射荧光的高通量检测，仅发出一纳秒荧光的新型聚合物点可以产生具有单分子灵敏度的低噪声图像。以快速采集速率可视化单个探针的能力可以使希望在组织和器官中捕捉过程发生的研究人员受益。

“能够解决生命系统中分子动力学的新探针和成像模式有巨大的机会，我们的聚合物点是朝着单粒子组织成像迈出的一大步，”Piwoński 说。

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