一种新型NIR-II纳米探针用于多器官和皮瓣微米级肿瘤转移的精确成像

2022-06-30 14:14

近红外二区（NIR-II，1000–1700 nm）荧光成像同时受益于低自体荧光和光子散射以及低组织吸收，从而获得高空间分辨率、成像对比度和深成像深度。特别是在肿瘤和脉管系统的可视化中，NIR-II荧光成像显示出卓越的性能。

作为NIR-II成像的关键，NIR-II荧光团必须具有长发射峰（>1000nm）、高稳定性和合适的亮度。很多小分子NIR-II荧光染料的核心是供体-受体-供体（D-A-D）和花青结构，如CH1055和吲哚青绿（ICG）（图1a）。然而，现有的D-A-D结构染料通常具有较高的分子量和不利的生物清除途径；氰化染料还具有较差的化学稳定性和光稳定性，这些都严重限制NIR-II荧光功能成像技术的生物应用及临床转化。

针对上述挑战，烟台新药创制山东省实验室程震研究员团队采用新策略设计并合成了一种具有优异光学性能的新型NIR-II染料IT-TQT。它整合了6,7-二（噻吩-2-基）-[1,2,5]噻二唑并[3,4-g]喹喔啉（TQT）作为新的电子受体和吲哚基团作为电子供体的组分（图1a）。相关研究成果发表在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上题为“A novel NIR-II nanoprobe for precision imaging of micro-meter sized tumor metastases of multi-organs and skin flap”。

图1 a.一种开发荧光探针和IT-TQT NP的新策略示意图。b.小鼠肿瘤转移模型中多器官微米肿瘤的成像。c. 猪皮瓣撕脱伤模型的影像学研究。

利用动物模型对基于IT-TQT的纳米颗粒（NP）进行的体内成像研究表明， IT-TQT纳米探针（直径：11.2nm；最大发射：1015nm）具有优异光物理特性，IT-TQT纳米探针能够清晰地描绘皮下小鼠模型中的肿瘤，并实现对活体肿瘤转移小鼠模型中多个器官中存在的微米级别（低至90µm）的超小肿瘤的检测。此外，利用IT-TQT 纳米探针进行小鼠血管成像实验，观测到直径小至63.5µm的血管。在小动物小鼠和大动物猪模型中，T-TQT纳米探针被证明可以识别皮瓣中的坏死区域，显示皮瓣的存活面积。T-TQT纳米探针有助于拓宽NIR-II成像在临床上的应用,对于肿瘤的检测和治疗以及避免皮肤撕脱伤的二次手术具有重要意义。

烟台新药创制山东省实验室程震研究员为本研究通讯作者。

      全文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137848 

（供稿部门：程震课题组；供稿人：索永宽）