熱點應(yīng)用：新型近紅外二區(qū)有機小分子染料用于動物血流動態(tài)成像

        維持血液循環(huán)系統(tǒng)于良好的工作狀態(tài)，是生物機體得以生存的基本條件，因此對血液循環(huán)系統(tǒng)進行實時監(jiān)控具有重要意義。在血流監(jiān)控過程中，不僅需要在單個時間點進行的靜態(tài)成像，更需要對其實現(xiàn)實時無創(chuàng)的動態(tài)監(jiān)控。與傳統(tǒng)的近紅外窗口（780-900 nm）相比，近紅外二區(qū)（NIR-II; 1000-1700 nm）光學(xué)生物熒光成像技術(shù)可實現(xiàn)更高的信噪比和生物組織穿透深度。而有機分子探針由于具有相對分子量較小，易于代謝，生物毒性低等優(yōu)勢，對于未來的生物醫(yī)用轉(zhuǎn)化具有較大的潛力。目前雖然有機NIR-II熒光探針已經(jīng)被廣泛報道用于活體成像，然而由于其血液循環(huán)半衰期較短（約5-60分鐘），無法實現(xiàn)對血液循環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)連續(xù)監(jiān)測。

        某大學(xué)教授研究團隊以2-苯基吲哚等為原料，通過兩步反應(yīng)可高產(chǎn)率（90%）合成最大吸收和發(fā)射波長均大于1000 nm的水溶性近紅外成像探針LZ-1105。該分子內(nèi)芳香母核上扭轉(zhuǎn)的吲哚環(huán)提供了較大的空間位阻，端基上含有的四個磺酸根基團進一步賦予了LZ-1105較高的水溶性。同時，該團隊利用密度泛函理論解釋了LZ-1105有機小分子的電子特性和類似化合物L(fēng)Z系列分子的光譜差異及規(guī)律，為NIR-II有機小分子探針的設(shè)計與合成提供了新思路。動物實驗證明此分子探針可特異性與血液中的纖維蛋白原結(jié)合形成復(fù)合物，從而具有較長的血液循環(huán)時間（半衰期為3.2小時），可用于實時動態(tài)監(jiān)測小鼠下肢血管缺血再灌注，動脈血栓的溶栓過程以及血腦屏障的開啟和關(guān)閉等生理變化。 該研究成果在線發(fā)表于《自然 通訊》（Nat. Commun., 2020, 11, 3102. ）。  
參考文獻(xiàn)：
Benhao Li+, Mengyao Zhao+, Lishuai Feng, Chaoran Dou, Suwan Ding, Gang Zhou, Lingfei Lu, Hongxin Zhang, Feiya Chen, Xiaomin Li, Guangfeng Li, Shichang Zhao, Chunyu Jiang, Yan Wang, Dongyuan Zhao, Yingsheng Cheng, Fan Zhang*. Organic NIR-II Molecule with Long Blood Half-Life for In Vivo Dynamic Vascular Imaging. Nat. Commun., 2020, 11, 3102. 
   
        文中利用近紅外二區(qū)小動物活體成像系統(tǒng)NIR-II-ST分別完成了NIR-II窗口的小鼠全身血管成像，小鼠的淋巴系統(tǒng)、后肢和腦部成像以及實時動態(tài)監(jiān)測小鼠下肢血管缺血再灌注，動脈血栓的溶栓過程以及血腦屏障的開啟和關(guān)閉等生理變化成像實驗。
        該小動物活體成像系統(tǒng)功能強大，相機性能優(yōu)異，多款深度制冷的InGaAs近紅外相機可供選擇。檢測靈敏度高，可實現(xiàn)大視野以及局部小動物高信噪比和高分辨活體成像。自主開發(fā)的軟件功能一鍵操作，可實時反映儀器狀態(tài)，自動化控制，操控與圖像處理一體化，終身免費升級。該成像系統(tǒng)應(yīng)用場景多樣化，可用于小動物近紅外二區(qū)寬場成像、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，成像功能亦可進一步升級擴展X射線激發(fā)模塊、CT成像模塊、三維成像模塊、熱成像模塊、比率熒光測試、多通道成像與原位光譜測試等。該系統(tǒng)可應(yīng)用于活體小動物熒光手術(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、藥物追蹤與活體原位疾病檢測等。