近年來,癌癥已經(jīng)成為影響人類健康的常見病和多發(fā)病之一,對(duì)癌癥的早期診斷、高效治療及療效評(píng)價(jià)已經(jīng)成為癌癥研究的熱點(diǎn)問題。值得注意的是,上述幾個(gè)過程均需要高效的可視化成像技術(shù)和手段。雖然目前臨床上已廣泛使用了包括CT成像、MRI成像和超聲成像等在內(nèi)的多種成像技術(shù),但是這些成像手段目前仍然存在成像分辨率低及掃描速度慢等問題。因此,開發(fā)新型高效的可視化成像技術(shù)和體系,對(duì)于提高癌癥診療的精確性而言至關(guān)重要。近紅外二區(qū)熒光成像 (NIR-II) 具有優(yōu)異的成像靈敏度、較低的組織背景干擾和高的時(shí)間分辨率等優(yōu)點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)對(duì)表皮腫瘤的高靈敏成像;光聲成像則可較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)深層組織的高分辨成像。因此,構(gòu)筑合適的成像材料并同時(shí)實(shí)現(xiàn)其NIR-II熒光和光聲雙模式成像(圖1所示),將會(huì)為癌癥的早期診斷及高效診療提供幫助。
圖1. NIR-II熒光和光聲雙模式成像示意圖(A);聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料的分子構(gòu)筑示意圖(B)及其在溶液狀態(tài)下的紫外-可見吸收光譜圖和熒光發(fā)射光譜圖(C);構(gòu)筑分子在不同水含量體系下的熒光發(fā)射光譜圖(D)及其熒光量子產(chǎn)率示意圖(E)。
針對(duì)這一關(guān)鍵問題,西安交通大學(xué)孟令杰、黨東鋒等與中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院張鵬飛合作,從分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)出發(fā),實(shí)現(xiàn)了分子聚集程度的調(diào)控,從而構(gòu)筑了一種具有高效NIR-II發(fā)射特性的聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料(aggregation-induced emission,AIE) 及其納米體系。相較于商用染料,該AIE納米材料的相對(duì)熒光量子效率可達(dá)11.1%,并且顯示了優(yōu)異的斯托克斯位移及良好的光學(xué)穩(wěn)定性能;在此基礎(chǔ)上,研究人員也實(shí)現(xiàn)了該類材料在近紅外二區(qū)熒光和近紅外一區(qū)光聲的雙模式成像應(yīng)用,成功實(shí)現(xiàn)了其對(duì)小鼠體內(nèi)腦血管、腹部血管、后肢血管的高分辨熒光成像以及4T1腫瘤的靶向成像和3D光聲成像。上述工作為高亮度聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料的構(gòu)筑及成像應(yīng)用研究等提供了思路。
該研究成果近日發(fā)表在國(guó)際著名化學(xué)期刊Chemical Science上(Chem. Sci., 2020, DOI: 10.1039/D0SC03160G)。西安交通大學(xué)為該論文第一單位,博士生胥艷子為該論文的第一作者,通訊作者分別為黨東鋒副教授、先進(jìn)技術(shù)研究院張鵬飛副研究員和孟令杰教授。該研究工作也得到了西安交通大學(xué)楊志偉老師等的幫助及國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/sc/d0sc03160g
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