Os cientistas podem monitorar processos biomoleculares em tecidos vivos por métodos ópticos não invasivos, como imagens de fluorescência. Contudo, os corantes fluorescentes usados ​​para esse fim são frequentemente bastante instáveis, e fotodegradação, falta de especificidade, e a fraca farmacocinética são problemas recorrentes. Cientistas americanos desenvolveram um escudo molecular que estabiliza as tinturas fluorescentes no infravermelho próximo e melhora sua funcionalidade. Sua síntese e caracterização são relatadas na revista Angewandte Chemie.

A bioimagem de fluorescência geralmente usa a região de luz infravermelha próxima porque essa radiação pode penetrar com eficiência no tecido humano. Os corantes fluorescentes projetados para esta finalidade geralmente têm uma superfície plana, arquitetura molecular simétrica, que favorece a absorção de luz infravermelha próxima, mas os corantes também precisam ser solúveis em água e transportar grupos funcionais para conjugar com biomoléculas de direcionamento, por exemplo, anticorpos ou peptídeos de ligação a tumor. Um membro desta classe de corantes fluorescentes, chamados cianinos heptametina, ou Cy7, está atualmente sob investigação em aplicações cirúrgicas.

Contudo, as moléculas Cy7 têm suas desvantagens. Seu cromóforo que absorve luz é vulnerável a radicais de oxigênio, o que leva ao branqueamento. Além disso, as moléculas planas rígidas podem agregar e interagir inespecificamente com outras biomoléculas, o que retarda a sua separação do corpo.

Para resolver esses problemas, Bradley D. Smith e seu grupo na Universidade de Notre Dame, NÓS., melhorou a estrutura química do corante. Para proteger o cromóforo da heptametina do ataque de oxigênio, eles introduziram um escudo volumoso e inteligente. Eles anexaram um grupo aromático volumoso no topo da parte central do cromóforo e forneceram a este grupo superior longos braços de proteção projetando-se sobre ambas as faces do cromóforo, como um pássaro cobrindo seu ninho com suas asas.

O corante resultante, que os cientistas chamam de "corante de cianina heptametina estericamente blindado" ou s775z, era solúvel em água e proporcionava fluorescência estável. A arquitetura protegida evitou agregação e fotodegradação, relataram os autores. O corante era excepcionalmente estável contra a degradação química e podia ser armazenado "indefinidamente" em uma geladeira comum, os autores escreveram.

Eles também realizaram estudos de imagem em ratos vivos e descobriram que o s775z, em contraste com todos os outros corantes estudados, não se acumulou nos órgãos de depuração do sangue, mas foi lavado para fora do corpo rapidamente. Além disso, uma versão direcionada ao câncer de s775z acumulada em um alto nível em tumores e pode ser visualizada por imagens de fluorescência dos camundongos vivos.

Os autores sugerem que o novo corante s775z será útil para uma ampla gama de aplicações de imagens biomédicas. Eles apontam que a mudança de uma molécula plana para uma arquitetura de blindagem tridimensional foi a chave para tornar esta classe de corantes fluorescentes no infravermelho próximo mais estável e eficiente.