Advanced Functional Materials:高亮度极性响应近红外发光探针活体检测脂肪肝

在活体层次观察疾病的进展对于脂肪肝的生物医学研究具有重要意义。最近,基于监测细胞内酯滴性质的变化以发展脂肪肝等相关疾病检测技术的研究引起了广泛的关注。目前发展的细胞内酯滴检测技术,如Raman成像、基于质谱的脂质组学检测和冷冻电镜技术,由于在检测过程中需要对待测样本进行繁琐的处理和穿透深度的局限性,难以实现在深层组织覆盖下的酯滴检测。相比于上述几种细胞内酯滴检测技术,荧光成像技术具有更深的穿透深度、更快的成像速度和无需对待测对象进行繁琐的预处理步骤等特点,相对来说是一种更理想的活体层次酯滴检测技术。但由于目前已报道的用于酯滴检测的荧光探针的发光波长较短且检测灵敏度低,仅适用于体外的组织或细胞中的酯滴检测,难以实现实时在体观察。因此,发展能在活体深层组织中对脂肪肝进行高特异性的实时成像技术,目前仍然是一个挑战。

南通大学公共卫生学院吴丽教授团队与其合作者复旦大学化学系李富友教授课题组针对这一问题,提出基于D-π-A-π-D结构的NIR-I/NIR-II发光分子构建深层组织内酯滴检测发光探针的策略,通过结合NIR-I & NIR-II成像技术,探讨了所构建探针对活体深层组织中细胞内酯滴的检测和脂肪肝疾病的诊断方面的可能性。

研究团队开发了两种基于D-π-A-π-D结构的NIR-I/NIR-II发光分子,这两种分子分别具有高达49.2%和17.3%的发光效率,最大发射峰分别位于930 nm和975 nm。同时,基于分子骨架中D-π-A结构产生的强推拉电子特性,这两种分子均可实现对环境中极性变化的高灵敏荧光响应。利用该分子作为荧光探针,可实现对具有低极性微环境的细胞内酯滴进行特异性荧光成像和示踪。基于该探针具有NIR-II发光的特点,结合NIR-II荧光成像较深的组织穿透深度、高信噪比以及高分辨率,首次实现了基于荧光成像技术对活体脂肪肝病变过程中在肝脏组织处产生的细胞内酯滴进行高灵敏度的实时成像和检测。利用该技术,有望实现在活体层次对脂肪肝疾病的进展进行分期。

南通大学周晓波老师为文章第一作者,南通大学秦玉岭教授、吴丽教授和复旦大学李富友教授为论文的共同通讯作者。相关研究得到了国家自然科学基金(62005132,31901045,31901056)、江苏省特聘教授高层次人才计划(06200048,06200053)、江苏省高校自然科学面上项目(20KJB150040)和江苏省“双创博士”高层次人才计划的支持。

论文信息:

Ultrabright and Highly Polarity-Sensitive NIR-I/NIR-II Fluorophores for the Tracking of Lipid Droplets and Staging of Fatty Liver Disease

Xiaobo Zhou, Ke Zhang, Chaojie Yang, Yuetian Pei, Lingfeng Zhao, Xiaoxia Kang, Zhenhua Li, Fuyou Li*, Yuling Qin*, Li Wu*

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202109929

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202109929