Advanced Healthcare Materials: 基于聚乙二醇的NIR-II 荧光探针用于肝纤维化早期诊断

近红外二区(NIR-II, 1000nm-1700nm)荧光生物成像是最近兴起的一种新型成像手段,较传统的可见光(400nm-700nm)成像和近红外一区(NIR-I, 700nm-900nm)荧光成像有着更低的自荧光,更深的组织穿透深度以及更高的时空分辨率等特点,可在活体成像上实现更高的信噪比。目前已报道的NIR-II荧光探针都是基于无机材料例如碳纳米管、量子点,稀土金属和有机材料例如高分子聚合物及有机小分子。其中小分子染料由于其具有易被修饰和在体内快速代谢的特点儿被广泛的开发应用。最近报道的基于供体-受体-供体(D-A-D)骨架构建的有机小分子染料(例如CH1055,Q4,H1,IR-FE等)已被广泛应用于生物医学领域。实际上,NIR-II分子探针的尺寸,在后续生物医学应用中起着至关重要的作用。然而,如何精确调控NIR-II探针的尺寸却很少被关注,而且探针尺寸大小如何影响它们的化学或物理性质,特别是它们的光学性能和药代动力学性质仍然未被系统研究。

近期,华中师范大学化学学院孙耀教授和杨光富教授课题组设计了一种巧妙的聚乙二醇化策略,即通过修饰不同长度的聚乙二醇链到有机小分子染料CH1055骨架上,获得了一系列的从纳米尺寸到单分子的尺寸大小的NIR-II荧光探针:SCH1,SCH2,SCH3和SCH4,并系统的研究了它们的尺寸大小和化学物理性质之间的联系。例如大尺寸的纳米探针SCH1(~170 nm)具有很强的荧光亮度(QY~0.14%),能够精准追踪淋巴系统以及识别小鼠的脑血管网络并有很高的信噪比。而另一方面,能够快速通过肾脏代谢的单分子尺寸的SCH4探针具备着相对快速和高效的被动皮下肿瘤摄取特点,利用其高肿瘤组织与正常组织荧光信号比(T / N> 7)可以实现精确的图像引导肿瘤手术切除,并且首次实现利用近红外二区荧光成像早期诊断肝纤维化疾病。聚乙二醇化策略的设计方法和结果将为未来的近红外二区荧光生物医学成像开辟新的可能性。相关结果于近期发表在Advanced Healthcare MaterialsDOI: 10.1002/adhm.201800973)上。

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