用于超过1550nm荧光成像的新型有机小分子探针

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在过去的几年中,近红外二区荧光成像(NIR-Ⅱ,1000-1700 nm)已经成为疾病诊疗的有力工具。2015年报道的用于NIR-Ⅱ生物成像的有机小分子荧光染料CH1055,开启了小分子成像的新时代。NIR-Ⅱ成像的穿透深度较大(高达3 cm),具有优越的时间和空间分辨率(50 FPS,1 mm),肿瘤与正常组织的比值(T/NT)较高(高达15),尤其是在NIR-Ⅱb子窗口(1500-1700 nm)中的近红外荧光成像显示出更高的组织穿透深度、分辨率和零自发荧光,因而具有更加优越的生物成像性能。到现在为止,无机NIR-Ⅱb荧光团,如单壁碳纳米管(SWNTs),稀土掺杂纳米粒子(RENPs)和量子点(QDs)已经被研究用于1500 nm以上的生物传感和生物成像。然而,由于稀少的NIR-Ⅱb荧光团骨架和极为常见的聚集引起的猝灭(ACQ)效应,有机小分子NIR-Ⅱb荧光团报道的很少。在这项研究中,使用聚集诱导发光(AIE)的方法,设计和合成高度扭曲的NIR-Ⅱ小分子荧光团,如HL3(在S0状态下二面角为45.5°),使其发射波长延伸到NIR-Ⅱb区域,并且纯水中,HL3 dots在NIR-Ⅱ窗口(>1000 nm)中的量子产率(QY)为11.7%,而在NIR-Ⅱb区域(>1550nm)中的量子产率为0.05%。此外,我们首次使用具有聚集诱导发光效应(AIE)的NIR-Ⅱ染料HL3 dots实现了1550 nm波长的全身血管、脑血管和淋巴引流过程的高分辨率体内成像。而本课题的成功可能会继续推动最大发射波长超过1500nm的小分子NIR-Ⅱb荧光团的开发和应用,从而实现具有更高的穿透深度和时空分辨率的生物成像。
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