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）。相對于普通可見光和NIR-I熒光成像技術(shù)，近紅外二區(qū)（NIR-II）熒光成像激發(fā)波長和發(fā)射波長（1000nm～1700nm）更長，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，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。首先通過多步挑戰(zhàn)性的有機合成工作，構(gòu)建了一系列新型近紅外二區(qū)染料分子。通過體外光學(xué)測試以及分子模擬計算，成功篩選出光學(xué)性能的Q4熒光分子（發(fā)射波長為1100 nm）。進一步利用Q4分子高時空分辨率和穿透能力，揭示了納米粒子類型的分子探針在腫瘤部位非特異攝取的動態(tài)過程（EPR效應(yīng)）。zui后通過點擊化學(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。這些實驗結(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)有機小分子研究取得重要進展之后（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媒體大幅介紹，如Yahoo! News、Stanford News Headlines、Medical Daily上的評述文章。

洪學(xué)傳教授。圖片來源：武漢大學(xué)藥學(xué)院

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委的大力支持。