p (Phys.org) —Uma equipe de pesquisa internacional criou nanopartículas fotoluminescentes únicas que brilham claramente através de mais de 3 centímetros de tecido biológico — uma profundidade que as torna uma ferramenta promissora para bioimagem óptica de tecidos profundos. p Embora a imagem óptica seja uma técnica robusta e barata comumente usada em aplicações biomédicas, as tecnologias atuais não têm a capacidade de olhar profundamente no tecido, disseram os pesquisadores.

p Isso cria uma demanda para o desenvolvimento de novas abordagens que forneçam alta resolução, bioimagem óptica de alto contraste que médicos e cientistas podem usar para identificar tumores ou outras anomalias nas profundezas da pele.

p As nanopartículas recém-criadas consistem em um núcleo nanocristalino contendo túlio, sódio, itérbio e flúor, tudo encaixado dentro de um quadrado, concha de fluoreto de cálcio.

p As partículas são especiais por vários motivos. Primeiro, eles absorvem e emitem luz infravermelha próxima, com a luz emitida tendo um comprimento de onda muito mais curto do que a luz absorvida. Isso é diferente de como as moléculas nos tecidos biológicos absorvem e emitem luz, o que significa que os cientistas podem usar as partículas para obter mais profundas, imagem de maior contraste do que as técnicas tradicionais baseadas em fluorescência.

p Segundo, o material para a casca das nanopartículas - fluoreto de cálcio - é uma substância encontrada nos ossos e no mineral do dente. Isso torna as partículas compatíveis com a biologia humana, reduzindo o risco de efeitos adversos. A casca também aumenta significativamente a eficiência da fotoluminescência.

p Para emitir luz, as partículas empregam um processo denominado conversão ascendente de infravermelho próximo para infravermelho próximo, ou "NIR-para-NIR." Através deste processo, as partículas absorvem pares de fótons e os combinam em um único, fótons de alta energia que são então emitidos.

p Uma razão pela qual o NIR-para-NIR é ideal para imagens ópticas é que as partículas absorvem e emitem luz na região do infravermelho próximo do espectro eletromagnético, o que ajuda a reduzir a interferência de fundo. Esta região do espectro é conhecida como a "janela de transparência óptica" para o tecido biológico, já que o tecido biológico é o que menos absorve e espalha a luz nessa faixa.

p Os cientistas testaram as partículas em experimentos que incluíram imagens delas injetadas em camundongos, e a imagem de uma cápsula cheia de partículas através de uma fatia de porco com mais de 3 centímetros de espessura. Em cada caso, os pesquisadores conseguiram obter imagens de alto contraste das partículas brilhando através do tecido.

p Os resultados do estudo apareceram online em 28 de agosto no ACS Nano Diário. A colaboração internacional incluiu pesquisadores da University at Buffalo e outras instituições nos EUA, China, Coreia do Sul e Suécia. Foi co-liderado por Paras N. Prasad, um distinto professor da SUNY e diretor executivo do Instituto de Lasers da UB, Fotônica e Biofotônica (ILPB), e Gang Han, professor assistente da Escola de Medicina da Universidade de Massachusetts.

p "Esperamos que as propriedades sem precedentes nos nanocristais de núcleo / casca que projetamos façam uma ponte entre inúmeras desconexões entre estudos in vitro e in vivo, e eventualmente levar a novas descobertas nos campos da biologia e da medicina, "disse Han, expressando seu entusiasmo com os resultados da pesquisa.

p Co-autor do estudo Tymish Y. Ohulchanskyy, um vice-diretor da ILPB, acredita que a profundidade de imagem óptica de 3 centímetros é sem precedentes para nanopartículas que fornecem tal visualização de alto contraste.

p "A imagem médica é uma área emergente, e a imagem óptica é uma técnica importante nesta área, "disse Ohulchanskyy." O desenvolvimento desta nova nanoplataforma é um verdadeiro passo em frente para uma bioimagem óptica de tecido mais profunda. "

p Os primeiros autores do artigo foram Guanying Chen, professor assistente de pesquisa na ILPB e cientista do Harbin Institute of Technology da China e do Royal Institute of Technology da Suécia e Jie Shen da University of Massachusetts Medical School. Outras instituições que contribuíram incluem Roswell Park Cancer Institute, a University of North Carolina em Chapel Hill e a Korea University em Seul.

p A próxima etapa da pesquisa é explorar maneiras de direcionar as nanopartículas às células cancerosas e outros alvos biológicos que possam ser visualizados. Chen, Shen e Ohulchanskyy disseram que a esperança é que as nanopartículas se tornem uma plataforma para bioimagem multimodal.