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（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熒光成像的優勢：與傳統的可見光和近紅外一區（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。
•  現有NIR-II探針的局限性：目前大多數NIR-II小分子探針缺乏通用性和穩定性，主要是因為缺乏可光學調節的基團。現有的NIR-II探針主要基于BODIPY骨架和花青素骨架，但存在合成復雜、穩定性差等問題。
研究目的
•  開發新型NIR-II染料平臺：設計一種具有可光學調節基團（如羥基或氨基）的NIR-II染料平臺，以實現體內檢測的通用性和穩定性。
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酚羥基的pKa值，開發了新型的NIR-II染料NIRII-HD1至NIRII-HD5。
•  性能優化：通過實驗驗證了NIRII-HD5的光學性能（如適當的pKa值、高穩定性和高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表現出最佳的光學性能，其最大發射波長為895/936 nm，熒光量子產率（Φ）為0.28%，斯托克斯位移為41/82 nm，pKa值為6.5。
•  穩定性測試：NIRII-HD5在生理條件下表現出優異的化學穩定性和光穩定性，即使在存在HClO和ONOO⁻的情況下也能保持穩定。
•  體內成像能力：NIRII-HD5在小鼠模型中實現了深組織成像，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⁻的產生。
•  NIRII-HD5-GSH探針：在4T1腫瘤小鼠模型中，通過檢測GSH水平，實現了腫瘤淋巴轉移的可視化。
•  NIRII-HD5-ALP探針：在小鼠中成功區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成像在生物醫學領域的應用提供了新的工具。
研究意義
•  本研究開發的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成像技術在生物醫學和臨床研究中的廣泛應用。