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Angew：廣西大學化學化工學院探針與化學生物學團隊在近紅外二區(qū)光聲成像方面取得突破性進展
來源：廣西大學 2023-10-25
導讀：近日，廣西大學化學化工學院探針與化學生物學團隊在近紅外二區(qū)（NIR-II，900-1700 nm）光聲成像方面取得突破性進展。針對目前近紅外二區(qū)光聲染料缺乏易于光學調(diào)諧基團阻礙了其在復雜和多樣化的分子成像中有效應(yīng)用的問題，該團隊合理地構(gòu)建了一系列可激活近紅外二區(qū)光聲染料平臺GX。該成果以A Class of Activatable NIR-II Photoacoustic Dyes for High-Contrast Bioimaging（一系列用于高對比度生物成像的可激活NIR-II光聲染料，DOI: 10.1002/anie.202312632）為題發(fā)表在國際頂級學術(shù)期刊Angewandte Chemie International Edition（德國應(yīng)用化學）。該論文的第一作者為化學化工學院博士研究生李江峰，通訊作者為林偉英教授，廣西大學為該論文的第一通訊單位。
光聲（PA）成像正在成為生物醫(yī)學研究中重要的非侵入性成像技術(shù)之一。然而，目前大多數(shù)傳統(tǒng)光聲染料的波長集中在可見光和第一近紅外窗口（NIR-I，700-900 nm），其組織穿透深度和空間分辨率有限。相比之下，第二近紅外窗口的光聲染料可以提供更全面、更深入的體內(nèi)生理和病理信息。由于缺乏易于光學調(diào)諧的基團，NIR-II光聲染料通常表現(xiàn)出“始終開啟”的特性，這阻礙了其在復雜和多樣化的分子成像應(yīng)用中的有效使用。針對目前常見的近紅外二區(qū)光聲染料缺乏易于光學調(diào)諧的基團導致無法控制光聲信號“開-關(guān)”的問題，該團隊設(shè)計了一類新穎的羅丹明類光聲性能可控的近紅外二區(qū)光聲染料平臺GX。新型NIR-II光聲染料GX具有與傳統(tǒng)羅丹明染料相同且強大的光學開關(guān)機制，同時具有NIR-II的吸收和發(fā)射波長，其中染料GX-5的吸收/發(fā)射波長可達1082/1360 nm。密度泛函理論計算表明，與傳統(tǒng)的可見光區(qū)羅丹明染料和NIR-I羅丹明染料相比，GX染料具有典型的羅丹明染料結(jié)構(gòu)特征，更小的分子軌道間隙和更大的偶極矩。為了進一步證明染料GX優(yōu)異的光聲特性，作者使用染料GX-5通過光聲成像在3D角度可視化了小鼠脈管系統(tǒng)的分布和結(jié)構(gòu)。此外，以染料GX-5為可激活染料平臺，作者進一步構(gòu)建了第一個用于特異性檢測一氧化碳的NIR-II探針GX-5-CO，能夠通過高對比度NIR-II光聲成像揭示高血壓小鼠體內(nèi)一氧化碳水平的增強，展示了新型NIR-II功能性羅丹明類光聲染料GX的價值。該工作不僅可以激發(fā)研究者開發(fā)用于目標可激活光聲探針的高效小分子NIR-II染料平臺的熱情，而且將推動NIR-II染料在光聲成像中的進一步應(yīng)用，以實現(xiàn)精確的成像引導診斷和手術(shù)復雜的疾病。據(jù)悉，廣西大學探針與化學生物學團隊依托于化學化工學院與廣西大學光功能材料與化學生物學研究院，團隊負責人林偉英教授擔任國際頂級學術(shù)期刊Sensors and Actuators B: Chemical的Editor，為英國皇家化學會會士。作為通訊作者，林偉英教授已發(fā)表高水平論文450余篇，其中包括自然子刊Nature Protocols、Chemical Reviews、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie International Edition等，論文被引用2.49萬多次。
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