复旦大学化学系张凡课题组在近红外二区分子探

2019-09-01 作者:招生条例   |   浏览(158)

全天重庆彩精准计划,近日,复旦大学化学系张凡教授研究团队( vivo gastrointestinal drug-release monitoring through second near-infrared window fluorescent bioimaging with orally delivered microcarriers” 在线发表于《自然通讯》(Nature Communications 8, 14702 (2017))。张凡课题组的博士生王睿为论文第一作者。

近日,复旦大学化学系张凡课题组开发出一类抗淬灭近红外二区小分子荧光探针,实现了活体小动物淋巴循环的高分辨率长时间成像和深组织穿透的pH传感,有望为生命科学及医学研究提供新的解决方案。相关研究论文“Anti-quenching NIR-II molecular fluorophores for in vivo high-contrast imaging and pH sensing” 3月5日在线发表于《自然·通讯》(Nature Communications)。

全天时时彩免费计划,口服制剂在进行临床转化前,其活体药物释放动力学及药物载体本身的代谢情况评估尤为重要。截至目前,已有多种成像技术被应用于活体药物释放的监测,包括超声成像、正电子发射计算机断层显像(PET-CT)成像、核磁共振成像(MRI)等。但是,这些检测技术受限于其较低的时间和空间分辨率,因而无法达到对药物载体和药物释放情况实时监测的目的。相比之下,荧光成像技术具有实时、非侵入性、无辐射、检测成本低等优点,对于实时活体内药物释放监测具有很大的潜力。然而目前应用于体内药物释放监测的荧光成像方法如荧光共振能量转移技术,其吸收和发射波长往往局限于组织穿透深度较浅的可见光区(400-750 nm)和近红外第一窗口(NIR-I, 750-900 nm),极大地限制了该技术在活体监控释药方面的应用。

全天重庆彩精准计划 1

全天重庆彩精准计划 2

抗淬灭近红外二区分子荧光探针设计; 用于活体高分辨率淋巴成像; 活体4毫米深度

针对目前存在的问题,复旦大学化学系的张凡教授研究团队构建了基于吸收竞争原理(absorption competition induced emission, ACIE)的新型近红外成像检测体系。利用穿透深度较深的近红外第二窗口(NIR-II, 1000-1400 nm)稀土纳米探针(1060nm发射)实现了动物活体内药物载体和药剂释放的实时监控。

小分子荧光探针是荧光成像与传感技术在生物医学研究中得以发挥重要作用的有力工具。近年来兴起的近红外二区(1000~1700 nm)荧光成像技术为该领域带来一次重大技术变革。相比于传统技术采用的短波段(400~900 nm)荧光,近红外二区荧光可显著降低生物组织的散射以及自发荧光干扰,因而极大地革新了成像分辨率和成像深度。然而限制该技术得以进一步发展的一个重要瓶颈是缺乏合适的小分子荧光探针。目前开发的荧光探针在水中普遍面临着荧光淬灭,光稳定性差等问题,并且缺乏荧光传感特性,在生物传感分析中应用受限。

图1. (a)红外成像分析用于活体药物释放监控;使用808 nm和730 nm两束不同的近红外激光来分别实现口服给药后药物载体在活体内运动轨迹的监测和药物载体在肠道药物释放的定量监测;(b)药物释放量数学计算公式;(c)活体成像分析结果;(d)由c图中成像结果提取的数值结合b图中的数学计算得出的不同时间药物释放量。

针对上述问题,张凡教授研究团队打破聚集诱导荧光淬灭的传统惯性思维,发现溶剂极性增强是诱导荧光淬灭的主要成因,并基于此开发了系列波长可调的抗淬灭近红外二区花菁染料。与传统染料相比,该类染料在水中的荧光亮度提升了高达44倍,并获得了更优异的光稳定性,其活体淋巴成像效果远胜于金标准染料吲哚菁绿。与此同时,研究团队通过对染料光物理性质的深入研究,成功构筑了首个近红外二区pH传感探针,并将其应用于无创的4 mm组织深度下胃酸定量检测。在此过程中,研究团队克服了长期以来因组织内光衰减造成的活体荧光定量分析难的问题,提出了“波长分区比率荧光”定量分析方法。该方法利用两个在组织内衰减特征相似的荧光信号进行比率校正,同时结合体外模拟组织校正曲线,为活体内荧光定量分析提供了新的解决方案。

通过与传统的碘I125同位素药代动力学分析方法对比发现,两者的检测结果具有很好的相关性,而新的近红外成像技术不仅避免了放射性同位素的使用,而且可以原位实时的反应药物在活体内的释放情况,相对于通过解剖方式来获取结果的同位素标记法更能够反映药物在活体内的真实药代过程,并且检测的效率也大幅提高。因此这种新的分析技术有望应用于高通量的药代动力学筛选,为药物从实验室走向临床提供更好地检测手段。

张凡课题组的博士生王尚风为论文第一作者。该工作得到了复旦大学化学系、聚合物分子工程国家重点实验室、上海市分子催化与功能材料重点实验室、国家重点研发项目、国家自然科学基金杰出青年基金、上海市科学技术委员会重点基础研究项目的大力支持。

该工作得到了复旦大学化学系、聚合物工程国家重点实验室、复旦大学先进材料实验室、国家自然科学基金优秀青年基金、中组部青年拔尖人才计划的大力支持。(封面图设计:冯宇嘉)

编辑:曾正

本文由全天时时彩免费计划发布于招生条例,转载请注明出处:复旦大学化学系张凡课题组在近红外二区分子探

关键词: