Decennia oude vloeistof blijkt geschikt voor SWIR fluorescentie

Een contrastmiddel die al lange tijd wordt gebruikt voor nabij-infrarood (NIR) fluorescentie blijkt ook geschikt te zijn voor kortegolf-infrarood (SWIR) fluorescentie. Het fluorescent contrastmiddel is al goedgekeurd door toezichthouders en kan hierdoor direct gebruikt worden voor SWIR fluorescentie, dat veel duidelijkere beelden kan opleveren dan NIR fluorescentie.

Fluorescente beeldvorming wordt gebruikt om weefsel in het menselijk lichaam die niet met het blote oog bekeken kan worden – zoals de achterzijde van het oog – zichtbaar te maken. Ook wordt de technologie ingezet om bloedvaten in beeld te brengen, onder meer tijdens reconstructieve operaties. Dit stelt chirurgen in staat te controleren dat bloedvaten correct zijn gehecht. 

Dieper in weefsel kijken

Doorgaans wordt bij fluorescente beeldvorming gebruik gemaakt van NIR. Eerder toonden onderzoekers al aan dat het gebruik van SWIR bij fluorescente beeldvorming duidelijkere beelden kan opleveren dan NIR fluorescentie. Ook kan met behulp van SWIR dieper in weefsel worden gekeken. Voorheen was er echter geen door de FDA goedgekeurd fluorescent contrastmiddel beschikbaar dat goed presteerde in het SWIR-spectrum. 

Dit contrastmiddel hebben onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en het Massachusetts General Hospital nu gevonden. Het gaat om een vloeistof genaamd indocyaninegroen (ICG), dat decennia geleden al door de Amerikaanse FDA is goedgekeurd voor gebruik op mensen. ICG wordt geïnjecteerd en reist via de bloedbaan door het menselijk lichaam. Dit maakt de stof zeer geschikt voor het in beeld brengen van bloedvaten, wat ook wel angiografie wordt genoemd. 

“We hebben ontdekt dat dit contrastmiddel, dat in 1959 werd goedgekeurd, de beste en meest felle fluorofoor voor kortegolf-infrarood is dat we kennen”, zegt Moungi Bawendi, hoogleraar Scheikunde aan de MIT. ICG is een vloeistof die rond 800 nanometers het sterkst fluoresceert, wat in het spectrum van NIR valt. “Artsen kunnen vanaf nu kortegolf beeldvorming uitproberen voor hun toepassingen, aangezien zij een fluorofoor tot hun beschikking hebben dat al goedgekeurd is voor gebruik op mensen.”

Bij toeval ontdekt

Dat ICG ook geschikt is voor SWIR fluorescentie is bij toeval ontdekt door de onderzoekers. Zij waren bezig met een controle-experiment voor een andere paper, waarmee zij de fluorescentie-opbrengst van kwantumdots ten opzichte van de fluorescentie-opbrengst van ICG in kortegolf-infrarood onderzochten. De onderzoekers verwachtten dat ICG geen fluorescentie-opbrengst zou hebben. Tot hun verrassing bleek het contrastmiddel echter juist een zeer sterk signaal op te leveren. 

Uit verdere experimenten blijkt dat ICG een sterker signaal oplevert dan veel andere fluorescente contrastmiddelen die momenteel specifiek voor SWIR fluorescentie worden ontwikkeld. De onderzoekers geven aan dat ICG weliswaar niet efficiënt fluoresceert in het kortegolf-infraroodspectrum, maar zeer veel licht absorbeert. Ook indien slechts een klein percentage als fluorescerend licht wordt uitgezonden, is het signaal hierdoor sterker dan dat van andere SWIR contrastmiddelen. De onderzoekers hopen SWIR fluorescentie door hun ontdekking op grote schaal beschikbaar te kunnen maken. 

IRDye 800CW

Naast ICG blijkt ook een contrastmiddel genaamd IRDye 800CW geschikt te zijn voor SWIR fluorescentie. Deze vloeistof is vergelijkbaar met ICG en kan worden gekoppeld aan antilichamen die zich richten op proteïnes zoals die in tumoren. IRDye 800CW blijkt eveneens fel te fluoresceren in het kortegolf-infraroodspectrum, maar niet zo fel als ICG.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: MIT
Bron foto: Pixabay / whitesession