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熒光成像技術(shù)廣泛的應(yīng)用于生物研究,臨床上也用其區(qū)分正常組織與病變組織以指導(dǎo)外科手術(shù)切除。它在癌癥腫瘤前哨淋巴結(jié)標(biāo)記,腫瘤(如頭頸部癌癥、腦膠質(zhì)瘤)及壞死組織手術(shù)切除等方面有著廣泛的應(yīng)用。目前研究和臨床常用的為近紅外一區(qū)(NIR-I,發(fā)射譜在650-950 nm)的熒光染料如吲哚青綠等(Indocyanine Green,ICG)。相對(duì)于普通可見(jiàn)光和NIR-I熒光成像技術(shù),近紅外二區(qū)(NIR-II)熒光成像激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)(1000nm~1700nm)更長(zhǎng),可顯著降低光在穿透生物組織中的散射現(xiàn)象,加上其光子自身組織吸收少,引起自熒光效應(yīng)低等特點(diǎn),在體內(nèi)熒光成像中可以穿透的深部組織及擁有高空間分辨率。因而NIR-II熒光成像技術(shù)在生物活體成像領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力, 已成為研究活體熒光成像的熱點(diǎn)方向。
近日,武漢大學(xué)藥學(xué)院洪學(xué)傳教授課題組與斯坦福大學(xué)分子影像中心程震教授合作聯(lián)合開(kāi)發(fā)出新型近紅外二區(qū)(NIR-II)小分子熒光染料在活體顯像應(yīng)用研究成果(Chem. Sci., 2016, DOI: 10.1039/C6SC01561A),武漢大學(xué)為論文*署名單位,孫耀博士和博士生瞿春容為共同*作者。首先通過(guò)多步挑戰(zhàn)性的有機(jī)合成工作,構(gòu)建了一系列新型近紅外二區(qū)染料分子。通過(guò)體外光學(xué)測(cè)試以及分子模擬計(jì)算,成功篩選出光學(xué)性能的Q4熒光分子(發(fā)射波長(zhǎng)為1100 nm)。進(jìn)一步利用Q4分子高時(shí)空分辨率和穿透能力,揭示了納米粒子類(lèi)型的分子探針在腫瘤部位非特異攝取的動(dòng)態(tài)過(guò)程(EPR效應(yīng))。zui后通過(guò)點(diǎn)擊化學(xué)改造Q4分子,構(gòu)建生物兼容性好、水溶性佳的GRPR靶向近紅外二區(qū)小分子探針(MW<3000),并用于前列腺癌的近紅外二區(qū)診斷。該探針在活體顯像中具有很好的腫瘤靶向特異性。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果極大的拓展了近紅外二區(qū)小分子探針在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。
這也是該課題組繼可代謝近紅外二區(qū)有機(jī)小分子研究取得重要進(jìn)展之后(A small-molecule dye for NIR-II imaging, Nature Materials, 2016, 15, 235–242. doi: 10.1038/nmat4476.),再次在分子影像材料研究領(lǐng)域獲得的重要研究成果。
高空間分辨率和深度穿透力的近紅外II區(qū)活體成像探針CH1055和CH1100的發(fā)現(xiàn)及性能研究先后多次被各類(lèi)媒體大幅介紹,如Yahoo! News、Stanford News Headlines、Medical Daily上的評(píng)述文章。
洪學(xué)傳教授。圖片來(lái)源:武漢大學(xué)藥學(xué)院
該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委的大力支持。
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