高亮度近紅外第二窗口J聚集體AIE dibodipy染料用于動態(tài)活體成像

         熒光成像在醫(yī)療診斷、藥物遞送和手術導航等領域中均有廣泛應用，特別在近紅外第二窗口（NIR-II，900-1700 nm），因受生物組織光散射和自發(fā)熒光影響較小進而可以實現更高的成像信噪比和時空分辨率。然而目前NIR-II有機染料熒光亮度仍然有待于進一步提高。影響有機染料亮度的關鍵因素是摩爾消光系數和熒光量子產率。而目前主要報道的染料無法同時實現這兩個參數的優(yōu)化：擁有高摩爾消光系數的菁染料在水溶液中熒光容易聚集淬滅（ACQ），而D-A-D染料雖可以引入三苯胺官能團來實現聚集誘導發(fā)光（AIE），但其本征的低摩爾消光系數卻無法通過簡單的給體修飾而改變。因此設計具有高摩爾消光系數、AIE以及J聚集性質分子對于提高生物醫(yī)學活體成像性能具有較大的意義。
         為了應對這一挑戰(zhàn)，某大學教授研究團隊設計以稠環(huán)dibodipy為母核，三苯胺為AIE的功能性官能團，構筑了新型NIR-II區(qū)J聚集AIE發(fā)光染料THPP。其具有較高的摩爾消光系數，而且三苯胺結構保證了聚集熒光增強的性質。此外，THPP穩(wěn)定的稠環(huán)剛性結構使它具備極其優(yōu)良的光穩(wěn)定和化學穩(wěn)定性。作者利用THPP分子制備得到高亮度的膠束，不僅能夠動態(tài)監(jiān)測深層肺臟、腎臟、主動脈弓和頸椎等，更能夠在高幀率下準確監(jiān)測心臟跳動的過程。該工作為解決NIR-II區(qū)染料分子熒光淬滅問題提供了新的策略。              圖1（a）THPP合成路線。（b）THPP膠束、納米乳、固體狀態(tài)示意圖。（c）THPP膠束用于小鼠臟器高幀率成像。（d）THPP膠束用于小鼠心臟跳動的檢測。（e）對比THPP膠束與ICG監(jiān)測小鼠腦部側枝循環(huán)。
       
 
參考文獻：
 
Qisong Zhang, Peng Yu, Yong Fan*, Caixia Sun, Haisheng He, Xuan Liu, Lingfei Lu, Mengyao Zhao, Hongxin Zhang, Fan Zhang*. Bright and Stable NIR‐II J‐aggregated AIE Dibodipy for Dynamic in vivo Bioimaging. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60(8), 3967-3973. 
| 儀器推薦          文中利用近紅外二區(qū)小動物活體成像系統(tǒng)NIR-II-ST完成了小鼠的腦血管、深層肺臟、腎臟、主動脈弓和頸椎等部位的動態(tài)監(jiān)測實驗，以及監(jiān)測急性肺損傷小鼠的呼吸頻率，并追蹤小鼠的側支循環(huán)過程實驗。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)可應用于活體小動物熒光手術導航、臟器成像、腫瘤成像、血管成像、淋巴成像、體內植入物的監(jiān)測、藥物追蹤與活體原位疾病檢測等。