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复旦大学张凡教授：新型NIR-II有机小分子染料用于动物血流动态成像
发布时间：2020-09-02     作者：harry   分享到：
恢复动脉血循坏体统性于积极的工作的日常科技性，是动物人体细胞赖以长期生存的基本的要求，如此对动脉血循坏体统性采取参与追踪视频具备有最重要效果。在外周血流量追踪视频时候中，往往要有在每个时候点采取的静态数据式的成相，更要有对然后现参与微创的日常科技性追踪视频。在淋巴管追踪视频时候中，往往要有在每个时候点采取的静态数据式的成相，更要有对然后现参与微创的日常科技性追踪视频。与传统性的近红外机会（780-900 nm）好于，近红外二区（NIR-II; 1000-1700 nm）光学材料动物荧光成相科技可保持越来越高的信噪比和动物组织机构击穿宽度。而无机团伙电极毕竟具备有较为团伙量较小，方便于分解代谢，动物致癌性低等好处，相对 未来十年的动物医用品转化成具备有更好的提升空间。现如今然后无机NIR-II荧光电极己经被密切有关报道在活体成相，然后由其动脉血循坏半衰期较短（约5-6020分钟），没有保持日常科技性生物学时候的间断污染监测。


【成果简介】
近日，复旦大学化学系张凡教授团队以2-苯基吲哚等为原料，通过两步反应可高产率（90%）合成更大吸收和发射波长均大于1000 nm的水溶性近红外成像探针LZ-1105。该分子内芳香母核上扭转的吲哚环提供了较大的空间位阻，端基上含有的四个磺酸根基团进一步赋予了LZ-1105较高的水溶性。同时，该团队利用密度泛函理论解释了LZ-1105有机小分子的电子特性和类似化合物LZ系列分子的光谱差异及规律，为NIR-II有机小分子探针的设计与合成提供了思路。动物实验结果表明，LZ-1105与血液中的纤维蛋白原特异性结合形成复合物，增强了荧光量子产率（1.46%）。同时，该分子具有较长的血液循环时间（半衰期为3.2小时）。在1064 nm激光器激发下，LZ-1105可对小鼠脑部、腿部血管和腘窝淋巴管进行高穿透深度、高分辨率、高信噪比的静态NIR-II荧光成像。此外，由于其具有较长的血液半衰期，LZ-1105被进一步应用于小鼠下肢血管缺血再灌注，颈动脉血栓溶栓过程以及血脑屏障开启和关闭过程等生理变化的实时动态监控，并对此类血管相关疾病的血流速度进行定量分析。这为后续血管类疾病的实时监控与个性化**打下了坚实的基础。研究成果以“Organic NIR-II Molecule with Long Blood Half-Life for In Vivo Dynamic Vascular Imaging”发表在**期刊Nature Communications上，张凡教授为该论文通讯作者，已毕业博士生李本浩和博士生赵梦瑶为论文共同作者。该工作得到了复旦大学化学系、复旦大学**材料实验室、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、国家重大研究计划项目、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。同时，该课题得到了上海交通大学附属第六人民医院的大力帮助。
【图文导读】
图一、LZ-1105的光学特性及其与ICG体内近红外成像的对比
（a）LZ-1105的制作而成途径。
（b）LZ-1105在PBS中的归一化吸收能力和荧光抗弯强度。图文并茂：LZ-1105（10 μM）在PBS中的NIR-II荧光数字图像。
（c）LZ-1105和ICG在1064 nm和808 nm激光器引起下的荧光屈服强度。插画图片：小鼠血渍中LZ-1105和ICG的NIR-II荧光彩色图像。
（d-e）（d）、LZ-1105和ICG的NIR-II图文、归一化电磁波屈服强度和半峰宽相对。
（f-j）用LZ-1105或ICG打针裸鼠（脑）和脱毛ICR小鼠（n = 3）（淋疤程序的和后肢）脑（f）、后肢（h）和淋疤程序的（j）的无创dnaNIR-II荧光影像。
（g-k）沿脑（f）、后肢（h）和腮腺整体（j）色虚线的荧光抗弯强度分布图（点）和高斯拟合曲线（线）。
图二、LZ-1105和ICG的药代动力学和血液滞留
（a-c）静脉血管打针LZ-1105和ICG后，小鼠身體（a）、脑部（b）和后肢（c）的不相同期限NIR-II影像。
（d）LZ-1105和ICG给药小鼠在（b）和（c）的黄蓝虚线处的相关联手机信号视频背景比（SBR）中途间变换。
（e）LZ-1105和ICG给药小鼠的血液循环（%ID g−1）随时间变化。
（f）LZ-1105小鼠24小時内尿超额排便弧度。
（g）LZ-1105和ICG在的不同提升和长通滤波器下的NIR-II4g信号密度。
（h）用20 oC恒温滴定量热法（ITC）测定了LZ-1105和ICG与牛血清白蛋白（BSA）和牛纤维蛋白原的结合参数。
图三、后肢缺血再灌注的实时NIR-II成像
（a）脑供血不足再注浆的时候示图图。
（b）如下图，在不一样精力点用LZ-1105采取脑供血不足再出现的NIR-II微生物三维成像。
（c）分别是在被勾住1、4、8和12 h后，充当时光方程的前、采和尾声所在位置处的血供所经途的相应的多远。
图四、颈动脉溶栓过程的实时NIR-II成像
（a）溶栓具体步骤的提醒图。
（b）LZ-1105在并购重组组织机构纤溶酶原激活开通剂（rt-PA）针剂的不一时段点对颈冠脉参与NIR-II生态学三维成像。
（c）在溶栓阶段中恢复原状血液量与用时的方程干系。
图五、实时无创NIR-II成像监测血脑屏障的开启和关闭
（a）于监测数据BBB启动和完全恢复的NIR-II三维成像设备的举手图。
（b）其他耗时点（n = 3）聚交超声检查（FUS）和微泡操作之前之后小鼠脑的NIR-II彩色图像。
（c-d）深绿色和粉色方框相当于的归一化差不多信息比强度暂时间的发生改变。
图六、LZ染料的密度泛函理论计算
（a）LZ有机染料的物理化学结构类型。
（b）跟据LZ纺织染料的系统优化S1爆发组成部分，作图了HOMO和LUMO图。
（c）LZ染剂基态平面图形构型的优化方案。
【结论展望】
显然，某项工作中简述半个种小氧分子设计LZ-1105，以体现快、无创dna、好成绩辨率和实时公交的微静脉原因学激光散斑。LZ-1105都具有长时刻的血样巡环和NIR-II窗口最大化的调动起和导弹，适用于的gif动态微静脉步骤的外部或维持激光散斑，有后肢淋巴管痉挛再灌入、颈大动脉溶栓和小鼠BBB的现在启闭和恢复正常。该方式适用于的gif动态出现 和数据监测大多的微静脉一些表现，为小食草动物微静脉一些重大疾病的致病逻辑具备新的学习策略。
医学文献链接代码：Organic NIR-II molecule with long blood half-life for in vivo dynamic vascular imaging ( Nature Communications, 2020, DOI: 10.1038/s41467-020-16924-z)
【课题组简介】
张凡，专家，医学探讨生生指导老师，国度出色中国青年人科学实验债卷才能得到者、中组部中国青年人拔尖高校毕业生。200七年获北大一本高中检查是否工业上的系理学医学探讨生学位学历（指导老师：赵东元科学院中科院院士）。2008-20多年新加坡加州一本高中圣塔芭芭拉分校检查是否工业上的与生物工程检查是否工业上的系医学探讨生后（指导老师：Galen Stucky科学院中科院院士）。20多年10月使用北大一本高中高校毕业生入选记划任检查是否工业上的系副探讨员、医学探讨生生指导老师，20十二年沟通交流建立北大-陶氏检查是否工业上的协同探讨咨询中心站，任探讨咨询中心站副室主任，2016年底刚刚开始任检查是否工业上的系专家。
张凡传授关键去做于稀士近红外荧光微米探头和巧妙原子核探头的开发分解以其生物技术技术医学检验珍断剖析。刊发调查综述SCI调查综述100余篇，篇刊发调查综述在Nat. Nanotechnol (1篇)，Nat. Commun（5篇），J. Am. Chem.Soc.（8篇），Angew. Chem. Int. Ed.（12篇），Adv. Mater. (6篇），Nano. Lett. (5篇）等生物技术技术药剂学有关于时代全球优质论文期刊杂志杂志毕业毕业医学论文上刊发调查综述一个多产品系列有影晌的调查调查综述，引入以上13000次，H index 62。22篇调查综述成功选入ESI高被引调查综述，2015年成功选入科睿唯安**高被引学术交流界。写作图书刊发英文翻译学术交流著作2部（德国企业帝王药剂学会图书刊发社和德国企业Springer-Nature图书刊发社）。荣获教导部自然规律科学课几等奖、侯德榜有机化工创新科技开发产业奖、济南市创新科技开发产业进步奖奖等奖、济南市的青年英才教育创新科技开发产业奖等名誉。一起兼任时代全球论文期刊杂志杂志毕业毕业医学论文Frontiers in Chemistry (Nanoscience Section)（影晌指数4.312）实行总编辑，Particle & Particle systems characterization 时代全球论文期刊杂志杂志毕业毕业医学论文学术交流论文期刊杂志杂志毕业毕业医学论文编委 （影晌指数4.384）。