华东理工&上海应物所Angew. Chem. Int. Ed.: 可激活的近红外二区荧光探针用于结直肠癌成像

【引言】

由于价格低廉、操作简便、无创手术和实时成像能力的热点，光学成像成为生物研究和生物医学应用的一个重要工具，此外它还可以对早期的恶性肿瘤提供检测和管理。传统的荧光探针由于组织渗透性有限，深层组织的空间分辨率较差和活体的较强自荧光干扰而无法在医学成像领域大显身手。近期研究证明，近红外二区的荧光成像（NIR-II, 1000-1700 nm）可以解决传统荧光成像存在的上述问题，但是由于缺乏目标特异性，现存的近红外二区探针（NIR-II）信号-背景比非常低。

【成果简介】

近日，华东理工大学赵春常教授和中科院上海应物所樊春海教授联合报道一种可激活的近红外二区荧光探针（NIR-II@Si）用于结直肠癌的可视化研究，该探针可在900-1300 nm处显示H₂S激活的比率荧光和NIR-II发射。通过使用该可激活和靶向特异性探针用于富含H₂S的结肠癌细胞的深层组织成像，可以对动物模型中的结肠直肠肿瘤进行准确鉴定。该研究成果以题为“Imaging of Colorectal Cancers Using Activatable Nanoprobes with Second Near-Infrared Window Emission”发布在国际著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。

【图文导读】

图一：探针的结构和原理图

(a) 在近红外二区构建具有可激发发射的多波长纳米探针的示意图；

(b) 用于合理设计硫化氢探针的染料筛选方法。

图二：纳米探针的紫外吸收与体外荧光实验

(a) PBS溶液中加入100 μM NaHS后NIR-II@Si的紫外变化；

(b) PBS溶液中加入100 μM NaHS后NIR-II@Si的荧光变化；

(c) 加入100 μM NaHS后，时间依赖的NIR-II@Si在近红外二区的发射光谱，插图：H₂S激活的近红外二区发射的照片；

(d) 不同厚度猪肉组织覆盖的近红外一区和近红外二区的荧光成像对比。

图三：激光共聚焦显微镜成像实验

(a) HCT116细胞与NIR-II@Si (ZX-NIR 10 μM) 孵育30 min；

(b) HCT116细胞经AOAA (1 mM) 处理1 h后再加入NIR-II@Si孵育30 min；

(c) HCT116细胞经SAM (3 mM) 处理1 h后再加入NIR-II@Si孵育30 min；

(d) HepG2细胞与NIR-II@Si 孵育30 min。

图四：活体肿瘤可视化

(a) 负载HCT116肿瘤的裸鼠；

(b) 抑制剂AOAA和激活剂SAM对于负载HCT116肿瘤裸鼠成像的影响；

(c) 正常的位置；

(d) 负载HepG2肿瘤的裸鼠。

【小结】

本文作者制备了可激活的近红外二区纳米探针，用于观察结直肠癌。该纳米探针显示出对H₂S优异的特异性和比率荧光响应性，从而能够根据双色成像模式中H₂S含量的差异选择性表现富含H₂S的结肠癌细胞和正常细胞类型之间的差异。更重要的是，H₂S特异性地激活了NIR-II区域中的荧光，通过深度和空间分辨率充分利用NIR-II成像的优点，允许体内检测和分化癌症。

文献链接：Imaging of Colorectal Cancers Using Activatable Nanoprobes with Second Near-Infrared Window Emission (Angew. Chem. Int. Ed., 2018, DOI: 10.1002/anie.201712528)

本文由材料人编辑部李兵编译，刘宇龙审核，点我加入材料人编辑部。

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