Une stratégie pour produire des nanoparticules hautement fluorescentes grâce à une conception moléculaire minutieuse de polymères conjugués a été développée par les chercheurs du KAUST. Ces minuscules particules à base de polymère pourraient offrir des alternatives aux colorants organiques conventionnels et aux points quantiques semi-conducteurs inorganiques en tant que marqueurs fluorescents pour l'imagerie médicale.

Nanoparticules dérivées de polymères conjugués, appelé Pdots, devraient transformer plusieurs domaines, y compris l'optoélectronique, bio-imagerie, biodétection et nanomédecine, en raison de leur fluorescence intense, haute stabilité sous exposition à la lumière et faible cytotoxicité. Leurs propriétés spectroscopiques sont ajustables en ajustant les structures polymères. Il est donc essentiel de considérer leur conception au niveau moléculaire.

Les applications de bio-imagerie nécessitent des nanoparticules suffisamment petites pour être éliminées du corps et émettent fortement de la lumière dans la plage du rouge lointain au proche infrarouge. Cependant, la conception et la fabrication actuelles des Pdots reposent principalement sur des approches empiriques, entraver les tentatives de fabrication de ces nanoparticules ultra petites.

Pour relever ce défi, Le Dr Hubert Piwoski et le professeur agrégé Satoshi Habuchi ont mis au point une méthode systématique qui améliore les performances des Pdots. Habuchi a expliqué que son équipe visait à créer des Pdots d'une taille plus petite et d'une fluorescence plus lumineuse en utilisant des polymères conjugués, dont l'épine dorsale des liaisons simples et multiples alternées permet aux électrons dits π de se déplacer librement dans toute la structure.

Pour la première fois, les chercheurs ont opté pour le twisted, au lieu de planaire, polymères conjugués comme blocs de construction pour générer leurs Pdots. Les Pdots existants présentent généralement une intensité de fluorescence inférieure à celle de leurs précurseurs en raison d'interactions photophysiques complexes inter et intra-chaînes au sein des particules.

Selon Habuchi, cet essai était un tir dans le noir - son équipe a lancé le projet sans vraiment savoir ce qui allait se passer - mais ils ont tout de même été surpris par les comportements de fluorescence de ces Pdots par rapport à leurs analogues précédemment étudiés.

Les résultats préliminaires suggèrent que les nanoparticules nouvellement synthétisées étaient les Pdots les plus petits et les plus brillants signalés à ce jour. "Par conséquent, nous avons émis l'hypothèse que la forme tordue des molécules est responsable de la fluorescence très brillante due à la suppression des interactions π-π à l'intérieur des particules, " expliqua Habuchi.

Les chercheurs ont validé leur hypothèse par des caractérisations photophysiques et structurelles complètes. "C'était le moment le plus excitant de notre projet, " ajouta Habuchi, notant que cette démonstration a ouvert une nouvelle porte pour la prédiction correcte des propriétés de fluorescence des Pdots.

"Nous essayons maintenant d'introduire des groupes fonctionnels dans ces Pdots pour la bioconjugaison, " a poursuivi Habuchi. L'équipe conçoit et fabrique également des nanoparticules émettant dans le proche infrarouge.