一種關(guān)于新型的近紅外而去熒光探針的設(shè)計(jì)

鄒可盈
本文的核心內(nèi)容是關(guān)于一種新型的近紅外二區(qū)（NIR-II）熒光探針平臺(tái)——NIRII-HDs的設(shè)計(jì)、合成及其在體內(nèi)分析物傳感中的應(yīng)用。以下是文章的核心內(nèi)容整理：
研究背景
•  NIR-II熒光成像的優(yōu)勢：與傳統(tǒng)的可見光和近紅外一區(qū)（NIR-I）成像相比，NIR-II（900-1700 nm）熒光成像具有更深的組織穿透能力、更低的自熒光和更高的信噪比（SBR），適用于體內(nèi)生物過程的高對(duì)比度成像。
•  現(xiàn)有NIR-II探針的局限性：目前大多數(shù)NIR-II小分子探針缺乏通用性和穩(wěn)定性，主要是因?yàn)槿狈�可光學(xué)調(diào)節(jié)的基團(tuán)。現(xiàn)有的NIR-II探針主要基于BODIPY骨架和花青素骨架，但存在合成復(fù)雜、穩(wěn)定性差等問題。
研究目的
•  開發(fā)新型NIR-II染料平臺(tái)：設(shè)計(jì)一種具有可光學(xué)調(diào)節(jié)基團(tuán)（如羥基或氨基）的NIR-II染料平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)體內(nèi)檢測的通用性和穩(wěn)定性。
研究方法
•  NIRII-HDs的設(shè)計(jì)：通過替換O-HD染料中的吲哚雜環(huán)為1,4-二乙基十氫喹啉（DQ）苯并吡喃基團(tuán)、引入苯甲酸基團(tuán)以及調(diào)節(jié)酚羥基的pKa值，開發(fā)了新型的NIR-II染料NIRII-HD1至NIRII-HD5。
•  性能優(yōu)化：通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了NIRII-HD5的光學(xué)性能（如適當(dāng)?shù)膒Ka值、高穩(wěn)定性和高NIR-II亮度），并基于NIRII-HD5設(shè)計(jì)了三種靶向激活型NIR-II探針，分別用于檢測活性氧（ROS）、硫醇（如GSH）和酶（如堿性磷酸酶，ALP）。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
•  光學(xué)性能：NIRII-HD5表現(xiàn)出最佳的光學(xué)性能，其最大發(fā)射波長為895/936 nm，熒光量子產(chǎn)率（Φ）為0.28%，斯托克斯位移為41/82 nm，pKa值為6.5。
•  穩(wěn)定性測試：NIRII-HD5在生理?xiàng)l件下表現(xiàn)出優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性，即使在存在HClO和ONOO⁻的情況下也能保持穩(wěn)定。
•  體內(nèi)成像能力：NIRII-HD5在小鼠模型中實(shí)現(xiàn)了深組織成像，其成像深度可達(dá)5 mm，遠(yuǎn)超過O-HD的2 mm。
•  靶向激活型探針的應(yīng)用：
•  NIRII-HD5-ONOO⁻探針：在LPS誘導(dǎo)的小鼠淋巴炎癥模型中，成功檢測到ONOO⁻的產(chǎn)生。
•  NIRII-HD5-GSH探針：在4T1腫瘤小鼠模型中，通過檢測GSH水平，實(shí)現(xiàn)了腫瘤淋巴轉(zhuǎn)移的可視化。
•  NIRII-HD5-ALP探針：在小鼠中成功區(qū)分了正常組織和腫瘤組織。
關(guān)鍵結(jié)論
•  NIRII-HD5的通用性：NIRII-HD5作為一種新型的NIR-II染料平臺(tái)，具有良好的光學(xué)性能和穩(wěn)定性，能夠通過簡單的羥基修飾設(shè)計(jì)多種靶向激活型探針。
•  體內(nèi)應(yīng)用潛力：基于NIRII-HD5的探針在體內(nèi)成像中表現(xiàn)出高靈敏度和高選擇性，能夠可靠地檢測不同疾病模型中的生物標(biāo)志物，為NIR-II成像在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的工具。
研究意義
•  本研究開發(fā)的NIRII-HDs平臺(tái)為設(shè)計(jì)新型NIR-II熒光探針提供了通用方法，有望推動(dòng)NIR-II成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)和臨床研究中的廣泛應(yīng)用。