熱點(diǎn)應(yīng)用 ROS/RNS和堿性雙重激活的近紅外二區(qū)部花菁熒光分子探針 用于活體生物傳感

        近紅外二區(qū)（NIR-II）熒光成像具有穿透深度深、光散射弱等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛用于活體深層組織熒光成像。然而由于絕大部分NIR-II熒光染料不具備熒光調(diào)控開(kāi)關(guān)，始終處于“常亮”狀態(tài)，只能用于解剖成像而不能用于特異性傳感。因此，創(chuàng)制*NIR-II熒光染料，在保證其具有NIR-II波長(zhǎng)的同時(shí)擁有良好的穩(wěn)定性和熒光可調(diào)性能，將可以推動(dòng)小動(dòng)物活體特異性傳感領(lǐng)域快速發(fā)展，但截至目前為止，滿足這些條件的NIR-II染料還未曾被報(bào)道。

 呫噸類染料和菁類染料具有良好的光學(xué)性能被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)研究中，呫噸類染料亮度高、穩(wěn)定但波長(zhǎng)相對(duì)較短，菁染料波長(zhǎng)長(zhǎng)但穩(wěn)定性相對(duì)差不易調(diào)節(jié)熒光。某大學(xué)教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)把CX系列染料中類似羅丹明的對(duì)稱結(jié)構(gòu)換成不對(duì)稱的類似Rhodol結(jié)構(gòu)，從而創(chuàng)制了系列*NIR-II熒光染料Chrodol。此系列熒光染料其羥基烷基化或者處于氧負(fù)離子狀態(tài)時(shí)因其較大的供電子能力差異，染料的光學(xué)性質(zhì)具有非常明顯的區(qū)別，處于烷基化的羥基染料沒(méi)有近紅外二區(qū)熒光發(fā)射，當(dāng)羥基處于氧負(fù)狀態(tài)時(shí)，染料具有較強(qiáng)的近紅外二區(qū)熒光發(fā)射，因此，通過(guò)調(diào)節(jié)羥基的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（ICT）性質(zhì)即可構(gòu)建傳感探針。經(jīng)過(guò)系列性質(zhì)測(cè)試，他們選擇了系列染料中的Chrodol-3用于探針的構(gòu)建。將Chrodol-3的羥基與芐基苯硼酸酯相連，得到了可以對(duì)堿性和ROS/RNS雙重響應(yīng)的NIR-II分子探針PN910，該探針與底物反應(yīng)后可以實(shí)現(xiàn)近紅外二區(qū)熒光off-0n的調(diào)節(jié)。在體外測(cè)試中，PN910對(duì)H₂O₂和ONOO^-的響應(yīng)表現(xiàn)出*的pH依賴性，活體實(shí)驗(yàn)中，PN910可以實(shí)現(xiàn)對(duì)膀胱炎和腸炎的活體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

這一研究成果于2021年10月以“ROS/RNS and Base Dual Activatable Merocyanine-Based NIR-II Fluorescent Molecular Probe for in vivo Biosensing”為題發(fā)表在 《Angewandte Chemie International Edition》*期刊上。

圖1雙激活探針PN910設(shè)計(jì)策略、響應(yīng)機(jī)理，響應(yīng)前后光譜變化以及活體傳感成像 

該工作通過(guò)構(gòu)建對(duì)堿性和ROS/RNS雙重響應(yīng)的探針PN910，實(shí)現(xiàn)了對(duì)堿性環(huán)境中炎癥的特異性活體深組織檢測(cè)。此外，Chrodol系列染料在未來(lái)也可以作為平臺(tái)分子，通過(guò)不同的功能化修飾，實(shí)現(xiàn)多種其他疾病標(biāo)志物的檢測(cè)。研究項(xiàng)目構(gòu)建了系列*NIR-II熒光染料，通過(guò)對(duì)其羥基修飾調(diào)控分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（ICT）進(jìn)而構(gòu)建NIR-II熒光傳感探針并用于小鼠活體傳感成像。

參考文獻(xiàn)：

Xin Zhang,Ying Chen,Haisheng He,Shangfeng Wang,Zuhai Lei* and Fan Zhang*. ROS/RNS and Base Dual Activatable Merocyanine-Based NIR-II Fluorescent Molecular Probe for in vivo Biosensing. Angew. Chem. Int. Ed. , 2021, 60, 26337-26341.

| 儀器

近紅外二區(qū)小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)NIR-II-ST

NIR-II in vivo imaging system

文中利用近紅外二區(qū)小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)NIR-II-ST完成了基于堿性和ROS/RNS雙重響應(yīng)型探針PN910對(duì)小鼠腸炎的原位監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)。該小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)功能強(qiáng)大，相機(jī)性能優(yōu)異，多款深度制冷的InGaAs近紅外相機(jī)可供選擇。檢測(cè)靈敏度高，可實(shí)現(xiàn)大視野以及局部小動(dòng)物高信噪比和高分辨活體成像。開(kāi)發(fā)的軟件功能一鍵操作，可實(shí)時(shí)反映儀器狀態(tài)，自動(dòng)化控制，操控與圖像處理一體化，終身免費(fèi)升級(jí)。該成像系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景多樣化，可用于小動(dòng)物近紅外二區(qū)寬場(chǎng)成像、全光譜成像、近紅外二區(qū)熒光壽命成像，且成像系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì)，成像功能亦可進(jìn)一步升級(jí)擴(kuò)展X射線激發(fā)模塊、CT成像模塊、三維成像模塊、熱成像模塊、比率熒光測(cè)試、多通道成像與原位光譜測(cè)試等。該系統(tǒng)可應(yīng)用于活體小動(dòng)物熒光手術(shù)導(dǎo)航、臟器成像、腫瘤成像、血管成像、淋巴成像、體內(nèi)植入物的監(jiān)測(cè)、藥物追蹤與活體原位疾病檢測(cè)等。

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