Il colorante antico “blu d’Egitto” come modello Blu brillante per le immagini radiologiche

Le tecniche di imaging nell’analisi cellulare richiedono spesso l’uso di coloranti specifici. Alcuni ricercatori svizzeri specializzati in scienze dei materiali hanno ora sviluppato un nuovo tipo di nanocolorante che si basa su un precursore millenario. 

Per diagnosticare le malattie e monitorare i trattamenti medici si ricorre alle tecniche di imaging. A tal fine, i moderni mezzi di contrasto devono stare al passo con le innovazioni nel campo della radiologia. Un team guidato da Robert Nissler e Inge Herrmann del laboratorio «Nanomaterials in Health» dell’Empa di San Gallo, del Politecnico federale di Zurigo (ETH), della Clinica universitaria Balgrist e dell’Università di Zurigo ha quindi sviluppato un nanocolorante che consente di ottenere immagini ad alta risoluzione delle strutture cerebrali.

Modello: un colorante storico

Il team ha individuato un candidato promettente in un materiale storico contenente rame, il cosiddetto “blu egiziano”. Questo pigmento è uno dei primi coloranti mai prodotti artificialmente nella storia dell’umanità ed era già in uso oltre 4.500 anni fa, ad esempio per affreschi, ceramiche antiche e statue egizie.

Oltre al suo colore blu brillante, visibile ad occhio nudo, il blu egiziano svela il suo segreto davanti a telecamere speciali non appena viene illuminato al buio con luce nel vicino infrarosso: diventa fluorescente ed emette luce.

La proprietà di fluorescenza alla luce a lunghezza d’onda lunga ha suscitato grande interesse nei ricercatori; la sfida consisteva nel lavorare la materia prima con la massima delicatezza, in modo da ottenere nanostrutture bidimensionali che conservassero la loro affascinante luminosità durante il processo. A tal fine, Robert Nissler ha utilizzato la cosiddetta sintesi a fiamma, che ribalta completamente il processo di produzione storico: anziché frantumare il minerale di rame e lavorarlo con il calore fino a ottenere un pigmento fine, Nissler è partito da nanoparticelle che, durante la sintesi a fiamma, formano inizialmente particelle di ossido metallico, le quali vengono infine assemblate tramite irradiazione laser in nanostrati bidimensionali ultra-luminosi. «Il processo non solo è delicato e controllabile, ma è anche scalabile su scala industriale», afferma Robert Nissler.

Contrassegnare singole cellule immunitarie

La responsabile del team, Inge Herrmann, è soddisfatta: «Il nuovo materiale ibrido è adatto all’imaging in tempo reale ad altissima risoluzione». Ad esempio, secondo l’ingegnere, sarebbe possibile seguire il percorso delle singole cellule immunitarie nei tessuti che abbiano precedentemente assorbito il nanocolorante. Ciò che finora appare promettente negli esperimenti di laboratorio condotti in collaborazione con gli esperti di imaging guidati da Daniel Razansky del Politecnico federale di Zurigo (ETH) e dell’Università di Zurigo, dovrà essere portato avanti, in una fase successiva, verso l’applicazione clinica. Oltre alle possibilità diagnostiche, i ricercatori vedono qui anche il potenziale di accoppiare principi attivi terapeutici al nanocolorante, al fine di sviluppare terapie innovative con imaging integrato.

Pubblicazione originale: R Nißler, Q Zhou, B Hill, SLJ Thomä, LRH Gerken, A Borzi, K Roost, B Mächler, XL Deán-Ben, A Neels, S Kruss, D, IK Herrmann; Sbloccare la fotoluminescenza NIR-II nei nanofogli di tetrasilicato di rame 2D tramite sintesi a spruzzo di fiamma; Advanced Materials (2025)