殝近红外二区荧光探针在生物成像领域的研究进展

荧光技术具有操作简便、分辨率高且可实现实时成像等特点,已被广泛应用于生物医学检测和成像领域,其中,近红外二区荧光染料(NIR-Ⅱ,1000～1700 nm)由于其发射波长较长,光散射和组织自发荧光干扰较少,在生物组织成像中具有更高的时空分辨率和更深的成像深度。本文主要介绍了基于近红外二区荧光探针的设计原理及其在生物成像领域的研究现状,并对其发展作了进一步展望。     

稀土纳米材料在脑肿瘤成像和治疗中的研究进展

脑肿瘤是最致命的疾病之一,由于缺乏有效的诊断和治疗手段导致其预后差、复发率高,患者5年生存率低。因此,许多研究人员致力于开发非侵入性高分辨率成像技术以获得脑肿瘤的解剖结构和信息,实现精准的早期诊断,并开发新型高效的治疗方式,以及诊断、治疗一体化的新范式。稀土纳米材料（Rare earthbased nanoparticles, RENPs）因其独有的优势被广泛应用于疾病诊断、药物输送、肿瘤治疗和生物成像等领域。RENPs具有独特的光学、磁学特性和高X射线吸收能力,可通过荧光成像、磁共振成像和计算机断层扫描成像对脑肿瘤进行高分辨率成像。RENPs的发射光可调谐,特别是其近红外第二生物学窗口（Second near-infrared, NIR-Ⅱ,1000～1700 nm）的发射具有较强的组织穿透性,低的背景荧光干扰,适合用于荧光成像探针及光响应性治疗的光刺激。重要的是,RENPs还具有优异的生物相容性以及表面易功能化等特点,可与抗体、肽和药物等生物大分子结合,以增强穿越血脑屏障（Blood-brain barrier, BBB）的能力,有利于靶向治疗和高对比度成像。因此,本综述重点介绍了...     

近红外二区活体荧光成像在肿瘤诊疗中的应用

由于具备组织穿透深度深和时空分辨率高等优势, 近年来近红外二区(Near-infrared-Ⅱ, NIR-Ⅱ, 1000~1700 nm)荧光成像技术得到了快速发展, 其在肿瘤临床诊断和治疗的潜力更是引发了广泛关注. 本文首先阐释了NIR-Ⅱ窗口荧光成像的原理及其优势, 随后根据结构分类归纳总结了现有荧光团的特征, 重点介绍了荧光探针在性能优化上的进展以及在肿瘤早期检测、 术中导航和光疗中的应用, 最后讨论了现有NIR-Ⅱ 荧光探针的局限以及临床转化面临的挑战, 并对未来的发展方向进行了展望.     

稀土近红外二区纳米荧光影像探针及其生物医学应用※

与传统的荧光生物成像相比, 近红外二区(NIR-II)荧光生物成像技术具有空间分辨率高、信噪比高、成像深度大、自发荧光低、生物损伤小等优势, 在活体成像、疾病诊断、无创治疗等领域应用前景广泛. 在众多的NIR-II荧光纳米材料中, 稀土近红外二区纳米荧光探针(NIR-II Ln-NPs)因具有化学稳定性和光稳定性好、发射带窄、发光颜色和寿命可调等优点受到研究人员的广泛关注. 因此, 本文系统介绍了NIR-II Ln-NPs的设计策略、控制合成、发光调控、表面修饰、以及在生物医学应用方面的最新研究进展, 并对该领域的技术难题及未来发展趋势进行了探讨.     

树枝状高分子修饰的水溶性近红外二区荧光聚合物的合成及其在肿瘤相关抗原载运中的应用

通过在具有供体-受体-供体结构的近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光分子(TTQ-F)的侧链上修饰聚酰胺-胺型树枝状高分子(PAMAM)合成了一种NIR-Ⅱ荧光高分子(TTQ-F-PAMAM).该树枝状修饰的高分子不仅可以实现在900～1200nm近红外二区范围的荧光成像,同时有着良好的光稳定性.PAMAM作为一种三维、高度有...     

近红外二区荧光探针在生物成像领域的研究进展

荧光技术具有操作简便、分辨率高且可实现实时成像等特点,已被广泛应用于生物医学检测和成像领域,其中,近红外二区荧光染料(NIR-Ⅱ,10001700 nm)由于其发射波长较长,光散射和组织自发荧光干扰较少,在生物组织成像中具有更高的时空分辨率和更深的成像深度。 本文主要介绍了基于近红外二区荧光探针的设计原理及其在生物成像领域的研究现状,并对其发展作了进一步展望。     

三元共聚法制备高亮度近红外二区荧光共轭聚合物纳米粒子及其二区光热治疗应用

为获得同时具有优异的溶解性,高亮度的近红外二区(NIR-Ⅱ,1000～1700 nm)荧光和强的NIR-Ⅱ光热转换能力的共轭聚合物,采用三元共聚策略构建了基于强电子受体和供体的NIR-Ⅱ发射共轭骨架.在此基础上,进一步通过调控电子给体BDT与2TC之间的比例,得到了一系列具有NIR-Ⅱ吸收和优异溶解性的共轭聚合物(BDT-2TC12,BDT-2TC11,BDT-2TC21).这些聚合物在700～1200 nm具有较强的NIR吸收,并在808 nm激光激发下表现出在1000～1400 nm区域内的优异NIR-Ⅱ荧光性能.利用纳米沉积的方法,将目标聚合物BDT-2TC12用两亲性的二硬脂酰磷脂酰乙酰胺-甲氧基聚乙二醇(DSPE-mPEG)进行包覆,制备得到水溶性良好的纳米粒子(BDT-2TC12NPs).该纳米粒子具有良好的稳定性,在808和1064 nm处均有较强的吸收.在1064 nm激光照射下,纳米粒子表现出优异的NIR-Ⅱ光热转换效果,可以实现对肿瘤细胞的光热治疗(PTT).在808 nm的激光激发下,纳米粒子还可以实现对小鼠血管和其他生物组织的高清晰度的NIR-Ⅱ荧光成像(FI).     

近红外二区发光稀土纳米材料的设计及生物成像应用

近年来,近红外二区(NIR-II,1000~1700 nm)荧光成像因其较高的空间分辨率、较深的组织穿透能力,在分子影像领域引起了广泛的关注。常见的NIR-II发光材料(如有机小分子、共轭聚合物、量子点等)通常具有光稳定性差、荧光量子产率低、斯托克斯位移小、荧光峰宽等问题,限制了这一新型成像技术的进一步发展与应用。稀土纳米材料由于其独特的发光特性,能够较好地克服这些不足,近年来不同结构的稀土纳米材料也逐渐被设计开发并应用于近红外二区荧光成像与检测,展示出了巨大的应用潜力。本综述首先介绍了稀土纳米材料的光学特性,然后按敏化离子的不同(Yb³⁺、Nd³⁺、Er³⁺、Tm³⁺)详细介绍了近红外二区稀土纳米材料的设计方法及相关应用,最后对稀土纳米材料在近红外二区成像领域的进一步发展进行了展望。     

基于共轭聚合物的纳米粒子用于肿瘤的近红外二区荧光成像及光热治疗

为提高生物组织荧光成像质量以及对肿瘤的高效光热治疗,设计合成了一种新型的窄带隙共轭聚合物(BDT-TTQ),并通过纳米沉积的方式将聚合物制备成水溶性纳米粒子(BDT-TTQ NPs).该共轭聚合物纳米粒子在1000~1200 nm近红外二区范围具有较好的吸收,在1064 nm的激发光下能实现1200~1400 nm的近红外二区荧光成像. BDT-TTQ NPs纳米粒子粒径分布较窄,形貌呈规则的球形且分散均匀,具有好的生物相容性.该纳米粒子既可以在体外实现较高的近红外二区荧光成像穿透深度,又可以实现对小鼠活体血管的高清晰度的近红外二区荧光成像.此外,BDT-TTQ NPs纳米粒子在1064 nm激光下展现出优异的光热转换效率,具有较高的光毒性,对体外的肿瘤细胞以及小鼠的异质瘤具有高的光热杀伤能力.     

近红外二区活体成像技术及其应用研究进展

近红外二区（NIR Ⅱ,1000～1700 nm）生物成像作为近年来新生的光学成像技术,相对于传统的近红外一区（NIR I,750～900 nm）和可见光（Vis,400～750 nm）成像,由于其荧光波长更长,生物组织的自发荧光背景更低,光子散射值更低,其组织穿透深度更深,该技术更适合于活体原位成像.本文综述了近红外二区荧光成像技术的发展及其在活体成像方面的应用,总结了各项技术的特点,最后对该研究方向的发展前景进行了展望,指出通过化学材料、光电仪器和多模态技术等多方面的持续发展,有望推动近红外二区活体成像技术的临床转化.     

近红外二区有机小分子荧光探针

荧光成像凭借灵敏度高、特异性强等诸多优势在重大疾病的诊疗领域发挥着重要作用.然而传统的近红外一区（NIR-I,700~900 nm）荧光成像存在组织穿透性差等问题,限制了其临床应用.近红外二区（NIR-II,1000~1700 nm）荧光成像可以极大地减弱生物组织对光的吸收、散射和自发荧光,从而显著提升成像深度及成像效果.在众多NIR-II荧光探针中,有机小分子由于具有毒性低、代谢快等优点正成为该领域的研究热点.作者以近年来NIR-II有机小分子荧光探针的发展为主体,概括了提升探针荧光量子产率的策略,分别就可激活型、多模态成像型和诊疗一体化型NIR-II荧光探针进行分类讨论,系统介绍了近年来该领域内的研究成果,并针对NIR-II荧光探针未来的发展进行了展望.     

聚集诱导发光高分子在光学诊疗应用中的研究进展

高分子因其优异的光学特性、良好的生物相容性和分子结构易于调控等优势,在光学诊疗领域表现出巨大应用潜力.然而,传统荧光分子的聚集导致荧光淬灭现象限制了其生物应用.聚集诱导发光(AIE)分子因其聚集态高效发光的优势而备受关注.本文从AIE高分子的构建出发,重点介绍了D-A型共轭聚合物的构建策略、构-效关系以及相对于小分子的性能和应用优势,并从生物成像、肿瘤诊疗和抗菌三个方面总结了AIE高分子在光学诊疗领域的最新研究进展.生物成像方面主要总结了NIR-Ⅱ区AIE高分子在深部组织高分辨率荧光成像中的应用;肿瘤诊疗方面主要介绍了AIE高分子在光动力治疗、光热治疗及联合治疗中的应用;以及介绍了AIE高分子在细菌感染光动力治疗中的应用.最后对AIE高分子在光学诊疗领域的未来发展前景进行了展望.     

整合荧光成像和化疗的有机小分子诊疗探针的研究进展

将诊断与治疗功能结合为一体是当前应对癌症的一种新兴策略. 诊疗一体化作为一种潜在的新型医学诊治方式, 在快速获得体内信息、 改善生物分布、 减少剂量和降低毒副作用等方面具有潜在的应用前景. 荧光成像被广泛应用于医学诊断, 近年来近红外荧光成像技术得到飞速发展, 在活体成像方面具有较好的穿透深度和成像分辨率. 本文综合评述了部分整合荧光成像和化疗的有机单分子诊疗试剂的相关研究, 并对诊疗一体化探针的未来研究进行了展望.     

可激活的NIR-Ⅱ探针用于肿瘤成像

波长位于1000~1700 nm之间的近红外窗口,通常被称为第二近红外(NIR-Ⅱ)窗口,在生物成像方面(荧光成像、光声成像等),该窗口展现出强大的吸引力。相比在可见光(400~700 nm)区域和第一近红外(NIR-Ⅰ,700~900 nm)窗口的传统成像,NIR-Ⅱ生物成像提供了分辨率高和穿透深度深等优点。但是,目前大多数“always-on”探针,并不能实现更高的信噪比。肿瘤微环境响应型智能药物的成像只在肿瘤中触发,可以克服这一局限性。因此,应充分结合肿瘤微环境和NIR-Ⅱ智能响应探针,充分发挥两者的优势,提高肿瘤的精准诊断。本文从不同的病理参数综述了可激活的NIR-Ⅱ荧光探针在生物成像中的最新研究进展,并对这一新兴的领域所面临的机遇和挑战提出看法。     

近红外稀土荧光在功能材料领域的研究进展

稀土近红外荧光材料具有特征发射峰尖锐、光稳定性好和毒性低等特点。近年来,稀土近红外荧光材料在光纤通讯、激光系统、生物分析传感器及生物成像等方面的应用价值日渐突显,引起了研究者们的极大关注。特别是稀土近红外荧光材料已发展成一种新兴的荧光标记材料,并有希望替代有机染料和量子点应用于生物分析和医学成像。基于稀土近红外发光的荧光探针具有低自荧光背景、宽斯托克斯位移、强抑制光漂白、深层穿透组织和短暂分辨的优势,有潜力成为高灵敏度、高选择性的检测手段。利用稀土离子制备的各种荧光材料,如上转换纳米晶、介孔材料、脂基胶体、离子液体、离子胶体、金属有机框架等,由于荧光敏化机理不同,其近红外荧光性能也各有千秋。然而,稀土近红外荧光的真正挑战仍是提高近红外发光的量子效率。本文结合近红外荧光领域的最新进展,综述了不同的稀土近红外荧光设计思路,介绍了各种近红外稀土荧光功能材料,阐述了稀土离子在近红外荧光功能材料中的优势,并展望了稀土近红外荧光材料的发展前景。     

基于硅杂蒽类染料的荧光探针及其应用

近年来,荧光成像技术为人们研究活体细胞及组织内的化学生物学过程提供了有效的研究工具,可以无损、实时、原位地以高时空分辨率实现对目标物进行生物荧光成像与分析。荧光成像技术在生物学、环境监测、临床诊断和药物发现等诸多研究领域发挥着越来越重要的作用。生物荧光成像技术的最新进展对发展新型小分子荧光染料及探针提出了更高的要求。激发和发射波长位于近红外光区（600~900 nm）的荧光染料及探针由于具有光毒性低、生物分子自发荧光干扰小、光散射低、组织穿透能力强等优点,非常适合用于生物荧光成像领域。通过将罗丹明分子中O桥原子用Si代替,得到了一类新型的探针分子--硅杂蒽类荧光探针。这类染料分子在保留了氧杂蒽荧光染料优越的光学性质的同时,光谱发生明显红移,满足了近红外荧光检测的要求,具有良好的生物相容性。本文综述了近年来基于硅杂蒽及其衍生物荧光探针的合成及在金属离子、pH值、小分子、生物酶等检测方面的研究进展,并且简要阐述了基于硅杂蒽类探针分子的识别检测机理以及其在生物成像等方面的应用。     

用于小动物活体的荧光-光热双模成像系统

报道了一种小动物活体荧光-光热双模成像系统, 其兼具荧光成像和热成像双功能, 具有成像灵敏度高、 采集速度快(≤51 frame/s)、 组织穿透深度大(近红外荧光成像时可达10 mm)以及0.1 ℃的热成像分辨率. 该系统不但能够实现小动物皮下肿瘤和深层组织/器官的荧光成像, 同时集成了热成像, 可实时监测光热治疗中的温度变化以及药物的控制释放过程, 有助于实现精准治疗.     

稀土纳米晶用于近红外区活体成像和传感研究进展

稀土纳米晶具有丰富的激发和发射波长,良好的化学和光稳定性、大Stokes位移等特点.近年来,稀土纳米晶在生物活体成像与传感领域的应用研究取得了迅速进展.通过纳米尺度的材料设计与合成,可以对稀土纳米晶的荧光效率、波长、寿命等光学性质,以及生物相容性、靶向性、响应性等生化性质进行精细调控,使其更好地适应于活体深组织的成像与分析.先概述活体荧光成像的技术特点与要求,然后介绍稀土纳米晶的一般组成、光学性质和荧光机理,随后详细讨论对稀土纳米晶光学和生化性质进行调控的方法,着重展示这些材料的设计和修饰在生物成像与传感领域的一些最新应用.通过总结最近的研究成果,期望能够为下一步的研究提供一些参考思路,以推进基于稀土纳米晶的生物成像与传感技术的临床转化和应用.     

半导体共轭聚合物光学探针的设计及在自发光成像和光声成像中的应用

光学成像因其无侵袭性、高时空分辨率和高灵敏度在生物医学领域得到迅速发展.光学成像中自发光成像包括化学发光成像和长余辉成像不需实时光激发,避免了自发荧光的影响,可以得到较高的灵敏度和信噪比.光声成像则是将光信号通过热膨胀转化为声信号,避免了光散射的影响,具有较高的组织穿透深度.本文针对半导体共轭聚合物光学探针在自发光成像...     

利用聚合物自组装实现绿色荧光蛋白生色团的荧光增强

根据绿色荧光蛋白的发光原理,采用聚乙二醇与聚甲基丙烯酸甲酯的两亲性两嵌段聚合物通过自组装包覆生色团的方式,模拟了绿色荧光蛋白发光,考察了组装行为对光学性能的影响,并将其用于细胞成像.通过核磁共振、高分辨质谱、傅里叶变换红外光谱、凝胶渗透色谱、紫外-可见吸收光谱及荧光光谱等表征了生色团分子和聚合物的结构及性能.生色团紫外最大吸收在371 nm,荧光最大发射峰在428 nm.聚合物和生色团进行组装后,其紫外吸收消失,而最大荧光发射峰强度大大增强,且发生了约70 nm的红移,这是因为组装使得生色团的自由旋转受到了限制,且生色团共平面性增加.动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)证明了纳米粒子的结构和尺寸.由于尺寸适合且具有较好的荧光性能,纳米粒子成功应用于细胞成像.这种绿色荧光蛋白生色团的简单自组装方式在生物成像领域具有良好应用前景.