B站免费版入口,宝贝腿开大点我添添你,亚洲国产一区二区,99久久夜色精品国产亚洲AV卜

本文成功合成一種新型小分子熒光探針FD-1080，該探針引入磺基和環(huán)己烯基團(tuán)以提高其水溶性和穩(wěn)定性，在NIR-II區(qū)同時(shí)具有激發(fā)和發(fā)射功能，可用于體內(nèi)成像。FD-1080的量子產(chǎn)率為0.31%，與胎牛血清（FBS）結(jié)合后可提高至5.94%。與之前報(bào)道的650 nm至980 nm的NIR激發(fā)相比，1064 nm NIR-II激發(fā)具有更高的組織穿透深度和卓越的成像分辨率。FD-1080不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)創(chuàng)高分辨率深部組織后肢血管和腦血管生物成像，還能夠用于肝臟呼吸頭尾運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)成像對(duì)清醒和麻醉小鼠的呼吸頻率進(jìn)行量化。

確定疾病的正確預(yù)后和治療選擇需要準(zhǔn)確的生物醫(yī)學(xué)成像方法。其中，斷層成像技術(shù)因其穿透深度不受限制的優(yōu)勢(shì)而發(fā)揮著重要作用。然而，它們?nèi)匀豢臻g分辨率有限和無(wú)法可視化實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。基于光致發(fā)光的生物醫(yī)學(xué)成像具有反饋快、靈敏度高和分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，但受到組織穿透深度低的限制。二近紅外窗口（NIR-II，1000-1700 nm)由于與可見(jiàn)光(400-700 nm)和傳統(tǒng)的第一近紅外(NIR-I，700-900 nm)相比，在生物組織中具有更深的穿透力（~5-20 mm）而備受關(guān)注。到目前為止，無(wú)機(jī)NIR-II造影劑包括量子點(diǎn)(QDs)、單壁碳納米管(SWNTs)和稀土摻雜下轉(zhuǎn)換納米粒子(DCNPs)已被建立用于體內(nèi)成像。由于未知的長(zhǎng)期毒性問(wèn)題，開(kāi)發(fā)有機(jī)小分子NIR-II染料以促進(jìn)FDA批準(zhǔn)和臨床轉(zhuǎn)化是可取的。有機(jī)近紅外染料亞甲基藍(lán)（MB）和吲哚菁綠（ICG）都可以快速排出體外，但是體內(nèi)成像穿透深度有限。到目前為止，只有少數(shù)有機(jī)分子在NIR-II區(qū)域產(chǎn)生熒光發(fā)射，所有這些都是高度疏水的、不溶于水的花青或噻嘧啶染料,它必須封裝在聚合物基質(zhì)中進(jìn)行生物成像，增加的粒徑超過(guò)腎臟過(guò)濾閾值(~40kD)。最近報(bào)道了一種高水溶性小分子CH1055的NIR-II有機(jī)染料在在808 nm激發(fā)下，在~1055 nm處發(fā)射。雖然這種小分子染料在臨床前顯示出良好的前景，但對(duì)制備工藝簡(jiǎn)單、量子產(chǎn)率高和高分辨率成像質(zhì)量的NIR-II有機(jī)染料的研究是仍處于起步階段。幾乎所有先前報(bào)道的NIR-II發(fā)射染料都在NIR-I區(qū)域(650 nm~900 nm)中被激發(fā)。

組織穿透深度一般取決于激發(fā)光和發(fā)射光的吸收和散射。根據(jù)提出的理論模型：δ=[3μa(μa+μs’)]-1/2,，其中μa是光吸收消光系數(shù)這取決于波長(zhǎng)，μs'(~λ-w)是減少的散射系數(shù)，δ是由此產(chǎn)生的穿透深度。指數(shù)(w)取決于組織中散射體的大小和濃度以及范圍從0.22到1.68對(duì)于不同的組織。根據(jù)這個(gè)模型，可以推測(cè)組織穿透深度和成像分辨率將通過(guò)激發(fā)波長(zhǎng)從NIR-I到NIR-II的紅移而提高，因?yàn)樯⑸錅p少系數(shù)μs'對(duì)產(chǎn)生的穿透深度δ的作用比吸收消光系數(shù)μa重要得多。因此，開(kāi)發(fā)一種具有優(yōu)化NIR-II激發(fā)的新型NIR-II染料對(duì)于有效的生物成像至關(guān)重要。我們報(bào)道了一種新型小分子有機(jī)染料FD-1080的合理設(shè)計(jì)，具有最大激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)分別為1064 nm和1080 nm。FD-1080表現(xiàn)出高水溶性和0.76 kDa的小分子質(zhì)量，完全在腎臟排泄的約40 kDa的大小限制內(nèi)。與臨床批準(zhǔn)的NIR-IICG染料相比，F(xiàn)D-1080在連續(xù)激光照射下顯示出優(yōu)異的光穩(wěn)定性。FD-1080的量子產(chǎn)率為0.31%，與胎牛血清（FBS）結(jié)合后可提高至5.94%。與650 nm至980 nm的NIR激發(fā)相比，1064 nm NIR-II激發(fā)具有更高的組織穿透深度和卓越的成像分辨率。實(shí)現(xiàn)了左后肢脈管系統(tǒng)、腹部和腦血管的深層組織和高分辨率體內(nèi)成像，允許穿透完整的皮膚、組織和顱骨。我們?cè)?064 nm NIR-II激發(fā)下對(duì)FD-1080進(jìn)行了視頻速率（每秒7.16幀）NIR-II光學(xué)動(dòng)態(tài)成像，以量化小鼠的呼吸頻率。兩個(gè)磺酸基團(tuán)被引入吲哚環(huán)以獲得更高的水溶性。同時(shí)，由于共軛次甲基鏈被環(huán)己烯硬化，保證了高穩(wěn)定性。FD-1080在PBS(pH7.0)溶液中的吸收光譜在1046和810 nm處顯示兩個(gè)峰。FD-1080在1064 nm激發(fā)下的熒光發(fā)射光譜在1080 nm附近顯示出強(qiáng)烈的NIR-II發(fā)射峰。FD-1080的量子產(chǎn)率確定為0.31%乙醇溶液。FD-1080的熒光在血清蛋白存在的情況下變得非常明亮。將FBS添加到FD-1080中，在40℃下具有不同的孵育時(shí)間，導(dǎo)致810 nm處的吸收減少，同時(shí)在1046 nm處增加。孵育超過(guò)110分鐘后，F(xiàn)D-1080-FBS復(fù)合物可以通過(guò)FD-1080在位于FBS蛋白質(zhì)內(nèi)部的疏水結(jié)構(gòu)域的親和相互作用達(dá)到平衡。在1064 nm激發(fā)下觀察到明亮的熒光，量子產(chǎn)率約為5.94%。恢復(fù)到室溫后，與未加熱的溶液相比，熱穩(wěn)定的染料-蛋白質(zhì)復(fù)合物保持了更高的亮度。有機(jī)染料之間的相互作用由大，疏水性π系統(tǒng)和血漿蛋白是發(fā)出明亮熒光染料的途徑，主要是由于聚集體受到蛋白質(zhì)結(jié)合的阻礙，并且可以保持剛性染料構(gòu)象以最小化扭轉(zhuǎn)并因此最小化非輻射衰減。隨著熱量的增加，略微加熱處理放大這些效果增加的熱能量允許訪問(wèn)通常難以接近的疏水性結(jié)構(gòu)域。

添加陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉（SDS）代替FBS后，F(xiàn)D1080的1064 nm吸收和1080 nm發(fā)射逐漸增加，進(jìn)一步表明花青染料可以進(jìn)入膠束的疏水口袋，導(dǎo)致單體比和分子剛性增加添加陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉（SDS）代替FBS后，F(xiàn)D1080~1064 nm吸收和1080 nm發(fā)射逐漸增加，進(jìn)一步表明花青染料可以進(jìn)入膠束的疏水口袋，導(dǎo)致單體比和分子剛性增加。在研究FD-1080染料的成像性能之前，我們首先研究了655~1064 nm不同激發(fā)波長(zhǎng)對(duì)體模（水中1%Intralipid以模擬生物軟組織）和生物體的散射和穿透效應(yīng)。使用帶有InGaAs相機(jī)的自制儀器的硬組織（裸鼠頭骨））。隨著激發(fā)波長(zhǎng)從655 nm增加到1064 nm，觀察到更深的穿透深度和更好的體模和硬組織分辨率，表明激發(fā)波長(zhǎng)是光學(xué)成像的重要因素。通過(guò)考慮測(cè)量的散射系數(shù)，觀察到的體模成像的波長(zhǎng)依賴(lài)性合理化對(duì)1%Intralipid和裸鼠頭骨的波長(zhǎng)。曲線顯示光子散射與波長(zhǎng)成反比，這與我們的結(jié)果一致。由于FD-1080從600到1100 nm的吸收光譜很寬，我們可以進(jìn)一步評(píng)估NIR-II激發(fā)與從650到980 nm的傳統(tǒng)NIR激發(fā)相比用于光學(xué)成像的性能。為了能夠在不同激發(fā)波長(zhǎng)之間進(jìn)行并排比較，F(xiàn)D-1080在不同波長(zhǎng)下的不同吸收強(qiáng)度在檢測(cè)前通過(guò)InGaAs相機(jī)圖像軟件校準(zhǔn)到相同。當(dāng)填充有FD-1080溶液的毛細(xì)管以增加的體模深度浸入Intralipid溶液中時(shí)，隨著激發(fā)波長(zhǎng)從655 nm增加到1064 nm，光子的散射減弱，這解決了銳邊即使浸入深度為5毫米。隨著穿透深度的增加，半峰全寬（FWHM）在被1064 nm激發(fā)時(shí)顯示出更好的成像精度。

為了研究激發(fā)波長(zhǎng)對(duì)體內(nèi)光學(xué)成像性能的影響，在靜脈注射FD-1080-FBS復(fù)合溶液后，對(duì)小鼠左后肢血管和腹部血管進(jìn)行生物成像，激發(fā)波長(zhǎng)從655 nm到1064 nm。由于組織的光吸收、散射和自發(fā)熒光較少，1064 nm NIR-II激發(fā)下的左后肢血管成像性能優(yōu)于具有較短激發(fā)波長(zhǎng)的成像性能。不同激發(fā)波長(zhǎng)（Iex/I808）的發(fā)射強(qiáng)度比從1.23（I860/I808）增加到22.83（I1064/I808）。同時(shí)，我們?cè)u(píng)估了成像后肢血管的信號(hào)背景比(SBR)。與其他較短波長(zhǎng)激發(fā)（1.9至2.2）相比，1064 nm激發(fā)獲得了更高的SBR（4.32））。并且通過(guò)1064 nm NIR-II激發(fā)的光學(xué)成像解析的血管顯示FWHM為0.47mm。此外，包括下腹壁在內(nèi)的整個(gè)腹部血管可以在1064 nm激發(fā)下以高分辨率清晰成像。

我們進(jìn)一步研究了FD-1080與NIR-II激發(fā)對(duì)健康小鼠的非侵入性體內(nèi)腦血管成像的成像性能。小鼠頭部通過(guò)頭皮和顱骨（顱骨）成像，無(wú)需開(kāi)顱。與通過(guò)較短波長(zhǎng)(<980 nm)激發(fā)成像的模糊脈管系統(tǒng)相比，通過(guò)1064 nmNIR-II激發(fā)發(fā)現(xiàn)了最清晰和最高分辨率的腦血管圖像。通過(guò)測(cè)量特征橫截面強(qiáng)度分布的FWHM，我們發(fā)現(xiàn)使用808 nm激發(fā)和1064 nm成像的同一上矢狀竇血管的表觀寬度分別為1.43mm和0.65mm，分別表明在較長(zhǎng)波長(zhǎng)的激發(fā)窗口。

由1064 nm NIR-II激發(fā)光學(xué)成像在小鼠頭部解析的最小血管顯示寬度(FWHM)為0.34 mm。裸鼠腦血管的激發(fā)波長(zhǎng)依賴(lài)性成像可以通過(guò)頭皮皮膚和顱骨的消光光譜來(lái)解釋?zhuān)瑑烧叨季哂型ㄟ^(guò)激發(fā)波長(zhǎng)從NIR-I到NIR-II的紅移而導(dǎo)致光子散射分布下降的特征。我們探索了FD-1080在1064 nm NIR-II激發(fā)下的體內(nèi)深部組織動(dòng)態(tài)生物成像。將FD-1080靜脈注射到清醒和麻醉的小鼠體內(nèi)后，我們進(jìn)行了視頻速率（每秒7.16幀）NIR-II光學(xué)成像。我們可以根據(jù)肝臟的呼吸頭尾運(yùn)動(dòng)來(lái)量化呼吸頻率。檢測(cè)到清醒小鼠的呼吸頻率為124次呼吸-1，麻醉小鼠的呼吸頻率為71次呼吸-1。雖然無(wú)接觸無(wú)創(chuàng)之前已經(jīng)報(bào)道了NIR-IIQD的深部組織動(dòng)態(tài)生物成像，這是第一次使用有機(jī)染料FD1080實(shí)現(xiàn)對(duì)清醒和不受干擾的小鼠的非接觸非侵入性生理成像，具有類(lèi)似的功能。臨床批準(zhǔn)的ICG結(jié)構(gòu)，這將促進(jìn)FDA的批準(zhǔn)和臨床轉(zhuǎn)化。


本文開(kāi)發(fā)了一種有機(jī)小分子染料FD-1080，具有1064 nm NIR-II激發(fā)特性、優(yōu)異的水溶性、高量子產(chǎn)率和高穩(wěn)定性。與較短波長(zhǎng)(<980 nm)激發(fā)相比，由于減少了組織散射，NIR-II激發(fā)可以實(shí)現(xiàn)更深的穿透深度和更高分辨率的體內(nèi)成像性能。


An Efficient 1064 nm NIR-II Excitation Fluorescent Molecular Dye for Deep-Tissue High-Resolution Dynamic Bioimaging，Benhao Li,Lingfei Lu,Mengyao Zhao,Zuhai Lei,Prof. Fan Zhang,Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 7219–7223. DOI：10.1002/anie.201801226https://doi.org/10.1002/anie.201801226