p Os grupos de pesquisa NIMS MANA e um grupo de pesquisa da Universidade de Nagoya desenvolveram em conjunto um material fluorescente de silício que é de toxidade muito baixa e alta eficiência de luminescência, em comparação com os materiais convencionais. Sob radiação infravermelha (NIR) em comprimentos de onda de 650 a 1, 000 nm - o intervalo conhecido como "janela óptica biológica" - que é capaz de passar por sistemas vivos, o grupo conjunto teve sucesso na bioimagem usando este novo material. p Um grupo de pesquisa do NIMS International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), liderado pela principal investigadora da MANA, Françoise Winnik, um pesquisador pós-doutorado em MANA Sourov Chandra, um grupo de pesquisa liderado pelo cientista independente MANA Naoto Shirahata, e um grupo de pesquisa consistindo do Professor Yoshinobu Baba e do Professor Assistente Takao Yasui, Escola de Pós-Graduação em Engenharia, Universidade de Nagoya, desenvolveram em conjunto um material fluorescente de silício que é muito baixo em toxicidade e alta eficiência de luminescência, em comparação com os materiais convencionais. Sob radiação infravermelha (NIR) em comprimentos de onda de 650 a 1, 000 nm - o intervalo conhecido como "janela óptica biológica" - que é capaz de passar por sistemas vivos, o grupo conjunto conseguiu fazer bioimagem usando o novo material pela primeira vez no mundo.

p A bioimagem por fluorescência se refere à visualização de células e outros tecidos biológicos invisíveis a olho nu, marcando-os visíveis com um material fluorescente. A técnica permite a observação in vivo da distribuição e do comportamento das células vivas em tempo real. Através da aplicação desta técnica, pode ser viável observar o comportamento de células e biomoléculas ligadas à patogênese e identificar o mecanismo de desenvolvimento da doença. Muitos dos materiais fluorescentes convencionais emitem luz quando reagem à luz ultravioleta (UV) ou à luz visível. Contudo, porque componentes biológicos, como hemoglobina e fluidos corporais, absorvem esses tipos de luz, eles não são aplicáveis ​​para observação em nível profundo de questões biológicas. Alguns materiais fluorescentes são reativos à luz em comprimentos de onda que se enquadram em uma "janela óptica biológica, "mas a maioria dos materiais tem baixa eficiência luminescente, e poucos outros com alta eficiência luminescente contêm elementos tóxicos como chumbo e mercúrio.

p Usando partículas à base de silício, o grupo conjunto desenvolveu com sucesso um material fluorescente capaz de produzir luminescência de maneira eficiente, reagindo à luz que entra em comprimentos de onda comparáveis ​​a uma "janela óptica biológica". O uso de materiais fluorescentes à base de silício em bioimagem já havia sido estudado, e alguns problemas foram encontrados, como a necessidade de luz ultravioleta para exercer excitação e luminescência eficiente, e que eles têm baixa eficiência de emissão de luz. Em vista dessas questões, o grupo de pesquisa conjunta desenvolveu uma nova estrutura de núcleo duplo em que nanopartículas de silício cristalino, servindo como núcleos, são revestidos com grupos de hidrocarbonetos e um surfactante. Imagens de fluorescência de excitação de dois fótons demonstraram que o silício cristalino exibiu fotoexcitação eficiente ao absorver NIR, e que os grupos de hidrocarbonetos no revestimento aumentaram o rendimento quântico de emissão. Além disso, o revestimento de surfactante tornou o material fluorescente solúvel em água. Como resultado, o novo material permitiu a marcação eficiente de biomoléculas alvo, e subsequente bioimagem fluorescente dos alvos marcados usando uma gama de radiação NIR que atravessa sistemas vivos.

p Em estudos futuros, pretendemos realizar bioimagem fluorescente em um nível profundo usando o novo material fluorescente de silício que desenvolvemos neste estudo.

p Uma parte deste estudo foi conduzida em conexão com o projeto "Molecule &Material Synthesis Platform" na Universidade de Nagoya no âmbito do programa "Nanotechnology Platform Japan" organizado pelo Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia.

p Este estudo foi publicado na versão online do Nanoescala em 13 de abril, 2016