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一種關于新型的近紅外而去熒光探針的設計

    來源:湘潭大學化學學院
    發(fā)布時間:2025-09-15    閱讀:

一種關于新型的近紅外而去熒光探針的設計

鄒可盈
本文的核心內容是關于一種新型的近紅外二區(qū)(NIR-II)熒光探針平臺——NIRII-HDs的設計、合成及其在體內分析物傳感中的應用。以下是文章的核心內容整理:
研究背景
•  NIR-II熒光成像的優(yōu)勢:與傳統(tǒng)的可見光和近紅外一區(qū)(NIR-I)成像相比,NIR-II(900-1700 nm)熒光成像具有更深的組織穿透能力、更低的自熒光和更高的信噪比(SBR),適用于體內生物過程的高對比度成像。
•  現(xiàn)有NIR-II探針的局限性:目前大多數(shù)NIR-II小分子探針缺乏通用性和穩(wěn)定性,主要是因為缺乏可光學調節(jié)的基團,F(xiàn)有的NIR-II探針主要基于BODIPY骨架和花青素骨架,但存在合成復雜、穩(wěn)定性差等問題。
研究目的
•  開發(fā)新型NIR-II染料平臺:設計一種具有可光學調節(jié)基團(如羥基或氨基)的NIR-II染料平臺,以實現(xiàn)體內檢測的通用性和穩(wěn)定性。
研究方法
•  NIRII-HDs的設計:通過替換O-HD染料中的吲哚雜環(huán)為1,4-二乙基十氫喹啉(DQ)苯并吡喃基團、引入苯甲酸基團以及調節(jié)酚羥基的pKa值,開發(fā)了新型的NIR-II染料NIRII-HD1至NIRII-HD5。
•  性能優(yōu)化:通過實驗驗證了NIRII-HD5的光學性能(如適當?shù)膒Ka值、高穩(wěn)定性和高NIR-II亮度),并基于NIRII-HD5設計了三種靶向激活型NIR-II探針,分別用于檢測活性氧(ROS)、硫醇(如GSH)和酶(如堿性磷酸酶,ALP)。
實驗結果
•  光學性能:NIRII-HD5表現(xiàn)出最佳的光學性能,其最大發(fā)射波長為895/936 nm,熒光量子產(chǎn)率(Φ)為0.28%,斯托克斯位移為41/82 nm,pKa值為6.5。
•  穩(wěn)定性測試:NIRII-HD5在生理條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性,即使在存在HClO和ONOO⁻的情況下也能保持穩(wěn)定。
•  體內成像能力:NIRII-HD5在小鼠模型中實現(xiàn)了深組織成像,其成像深度可達5 mm,遠超過O-HD的2 mm。
•  靶向激活型探針的應用:
•  NIRII-HD5-ONOO⁻探針:在LPS誘導的小鼠淋巴炎癥模型中,成功檢測到ONOO⁻的產(chǎn)生。
•  NIRII-HD5-GSH探針:在4T1腫瘤小鼠模型中,通過檢測GSH水平,實現(xiàn)了腫瘤淋巴轉移的可視化。
•  NIRII-HD5-ALP探針:在小鼠中成功區(qū)分了正常組織和腫瘤組織。
關鍵結論
•  NIRII-HD5的通用性:NIRII-HD5作為一種新型的NIR-II染料平臺,具有良好的光學性能和穩(wěn)定性,能夠通過簡單的羥基修飾設計多種靶向激活型探針。
•  體內應用潛力:基于NIRII-HD5的探針在體內成像中表現(xiàn)出高靈敏度和高選擇性,能夠可靠地檢測不同疾病模型中的生物標志物,為NIR-II成像在生物醫(yī)學領域的應用提供了新的工具。
研究意義
•  本研究開發(fā)的NIRII-HDs平臺為設計新型NIR-II熒光探針提供了通用方法,有望推動NIR-II成像技術在生物醫(yī)學和臨床研究中的廣泛應用。
 
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