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Angew：廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院探針與化學(xué)生物學(xué)團(tuán)隊(duì)在近紅外二區(qū)光聲成像方面取得突破性進(jìn)展
來源：廣西大學(xué) 2023-10-25
導(dǎo)讀：近日，廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院探針與化學(xué)生物學(xué)團(tuán)隊(duì)在近紅外二區(qū)（NIR-II，900-1700 nm）光聲成像方面取得突破性進(jìn)展。針對目前近紅外二區(qū)光聲染料缺乏易于光學(xué)調(diào)諧基團(tuán)阻礙了其在復(fù)雜和多樣化的分子成像中有效應(yīng)用的問題，該團(tuán)隊(duì)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(xué)術(shù)期刊Angewandte Chemie International Edition（德國應(yīng)用化學(xué)）。該論文的第一作者為化學(xué)化工學(xué)院博士研究生李江峰，通訊作者為林偉英教授，廣西大學(xué)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(xué)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(xué)調(diào)諧的基團(tuán)，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(fù)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(xué)調(diào)諧的基團(tuán)導(dǎo)致無法控制光聲信號“開-關(guān)”的問題，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(qiáng)大的光學(xué)開關(guān)機(jī)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(dá)1082/1360 nm。密度泛函理論計(jì)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)，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(biāo)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(jìn)一步應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)精確的成像引導(dǎo)診斷和手術(shù)復(fù)雜的疾病。
據(jù)悉，廣西大學(xué)探針與化學(xué)生物學(xué)團(tuán)隊(duì)依托于化學(xué)化工學(xué)院與廣西大學(xué)光功能材料與化學(xué)生物學(xué)研究院，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人林偉英教授擔(dān)任國際頂級學(xué)術(shù)期刊Sensors and Actuators B: Chemical的Editor，為英國皇家化學(xué)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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