張凡教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道新型近紅外二區(qū)有機(jī)小分子染料用于動(dòng)物血流動(dòng)態(tài)成像
維持血液循環(huán)系統(tǒng)于良好的工作狀態(tài)，是生物機(jī)體得以生存的基本條件，因此對血液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控具有重要意義。在血流監(jiān)控過程中，不僅需要在單個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行的靜態(tài)成像，更需要對其實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)無創(chuàng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。與傳統(tǒng)的近紅外窗口（780-900 nm）相比，近紅外二區(qū)（NIR-II; 1000-1700 nm）光學(xué)生物熒光成像技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更高的信噪比和生物組織穿透深度。而有機(jī)分子探針由于具有相對分子量較小，易于代謝，生物毒性低等優(yōu)勢，對于未來的生物醫(yī)用轉(zhuǎn)化具有較大的潛力。目前雖然有機(jī)NIR-II熒光探針已經(jīng)被廣泛報(bào)道用于活體成像，然而由于其血液循環(huán)半衰期較短（約5-60分鐘），無法實(shí)現(xiàn)對血液循環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測。
近日，化學(xué)系張凡教授研究團(tuán)隊(duì)（http://nanobiolab.fudan.edu.cn/）以2-苯基吲哚等為原料，通過兩步反應(yīng)可高產(chǎn)率（90%）合成最大吸收和發(fā)射波長均大于1000 nm的水溶性近紅外成像探針LZ-1105。該分子內(nèi)芳香母核上扭轉(zhuǎn)的吲哚環(huán)提供了較大的空間位阻，端基上含有的四個(gè)磺酸根基團(tuán)進(jìn)一步賦予了LZ-1105較高的水溶性。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)利用密度泛函理論解釋了LZ-1105有機(jī)小分子的電子特性和類似化合物L(fēng)Z系列分子的光譜差異及規(guī)律，為NIR-II有機(jī)小分子探針的設(shè)計(jì)與合成提供了新思路。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明此分子探針可特異性與血液中的纖維蛋白原結(jié)合形成復(fù)合物，從而具有較長的血液循環(huán)時(shí)間（半衰期為3.2小時(shí)），可用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測小鼠下肢血管缺血再灌注，動(dòng)脈血栓的溶栓過程以及血腦屏障的開啟和關(guān)閉等生理變化。
相關(guān)研究論文以“Organic NIR-II Molecule with Long Blood Half-Life for In Vivo Dynamic Vascular Imaging”為題在線發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications, DOI: org/10.1038/s41467-020-16924-z）?；瘜W(xué)系張凡教授為論文通訊作者，已畢業(yè)博士生李本浩和博士生趙夢瑤為論文共同第一作者。該工作得到了復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系、復(fù)旦大學(xué)先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室、聚合物分子工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海市分子催化與功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家重大研究計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金杰出青年基金、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目的大力支持。同時(shí)，該課題得到了上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院的大力幫助。
圖1. LZ-1105的結(jié)構(gòu)式以及生物應(yīng)用
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