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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：
达到外周血反复程序于正常的操作状态下，是菌物防御反应获得活的基本的条件，于是对外周血反复程序实行实时视频视频网络风控存在注重目的意义。在出血视频网络风控方式中，不光仅必须要 在每个精力点实行的外部激光散斑，更必须要 对并不是事实存在时视频无创dna基因检测的动图化视频网络风控。在血栓视频网络风控方式中，不光仅必须要 在每个精力点实行的外部激光散斑，更必须要 对并不是事实存在时视频无创dna基因检测的动图化视频网络风控。与一般的近红外页面（780-900 nm）相比之下，近红外二区（NIR-II; 1000-1700 nm）光电科技菌物荧光激光散斑科技可体现更多的信噪比和菌物聚集穿过深度.。而无机氧分子结构电极毕竟存在相比氧分子结构量较小，有利代谢转化成，菌物渗透性低等优势，谈谈明天的菌物医用不锈钢转化成存在不大的潜能。现在其实无机NIR-II荧光电极逐渐被广泛的新闻用以活体激光散斑，而是由其外周血反复半衰期较短（约5-6015分钟），不可能体现动图化生理性方式的累计监测方案。


【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的人工自驾路线。
（b）LZ-1105在PBS中的归一化消化和荧光強度。插图图片：LZ-1105（10 μM）在PBS中的NIR-II荧光图像文件。
（c）LZ-1105和ICG在1064 nm和808 nm二氧化碳激光激发起下的荧光抗压强度。插图图片：小鼠血渍中LZ-1105和ICG的NIR-II荧光画面。
（d-e）（d）、LZ-1105和ICG的NIR-II图形、归一化数据信号难度和半峰宽价格对比。
（f-j）用LZ-1105或ICG皮下注射裸鼠（脑）和脱毛ICR小鼠（n = 3）（腮腺结软件化和后肢）脑（f）、后肢（h）和腮腺结软件化（j）的无创基因检测NIR-II荧光彩色图像。
（g-k）沿脑（f）、后肢（h）和淋巴结模式（j）大红色虚线的荧光标准划分（点）和高斯曲线拟合（线）。
图二、LZ-1105和ICG的药代动力学和血液滞留
（a-c）静脉注塑注塑LZ-1105和ICG后，小鼠肉体（a）、脑子（b）和后肢（c）的区别用时NIR-II三维成像。
（d）LZ-1105和ICG给药小鼠在（b）和（c）的黄蓝虚线处的应当走势背景图案比（SBR）任何时候间波动。
（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半小时内尿积累排尿折线。
（g）LZ-1105和ICG在各个增进和长通滤波器下的NIR-II手机信号硬度。
（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）脑供血不足再灌洗期间展示图。
（b）如图已知所显示，在不相同时间间隔点用LZ-1105参与缺血性再注浆的NIR-II生物技术三维成像。
（c）分为在被绑住1、4、8和12 h后，充当周期变量的前、与尾声地段处的出血所过的合适距离感。
图四、颈动脉溶栓过程的实时NIR-II成像
（a）溶栓的过程 的关心图。
（b）LZ-1105在整顿团体纤溶酶原解锁剂（rt-PA）肌内注射的有所不同耗时点对颈冠状动脉通过NIR-II生物体三维成像。
（c）在溶栓步骤中康复出血量与期限的变量的联系。
图五、实时无创NIR-II成像监测血脑屏障的开启和关闭
（a）用做监测数据BBB揭开和灰复的NIR-II成相设置成的示企图图。
（b）多种耗时点（n = 3）自动对焦高周波（FUS）和微泡治疗之前之后小鼠脑的NIR-II图面。
（c-d）蓝色和青色方框使用的归一化月均卫星信号強度可以间的变幻。
图六、LZ染料的密度泛函理论计算
（a）LZ颜料的生物学结构特征。
（b）依照LZ活性染料的提升S1怎么样组成部分，编写了HOMO和LUMO图。
（c）LZ染剂基态代数构型的优化方案。
【结论展望】
总的来说，某项本职工作介绍了了种小分子结构有机的LZ-1105，以完成尽快、微创、夺甄别率和实时日子的毛细静脉动力系统学成相。LZ-1105极具长日子的血间歇和NIR-II任务栏的提升和散发，能作于最新图片毛细静脉的时候的静态变量或持续不断成相，包扩后肢坏死再注浆、颈大动脉溶栓和小鼠BBB的及时进入设置和康复。该的方式能作于最新图片察觉到和监测站大量的毛细静脉相应这种现象，为可爱小动物界毛细静脉相应病症的疾患机制化打造新的理论研究方法手段。
论文联接：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，老师，博土生硕士生任课老师，我国伟大的青年党员物理学股权基金提升者、中组部的青年党员拔尖SEO的优秀人才的。2007年获北大社会时催化系理学博土本科学位（硕士生任课老师：赵东元工程院院士评选）。2008-2020年美利坚共和国加州社会时圣塔芭芭拉分校催化与菌物催化系博土后（硕士生任课老师：Galen Stucky工程院院士评选）。2020年9月经由北大社会时SEO的优秀人才的扶持行动计划任催化系副探讨员、博土生硕士生任课老师，2015年和谐筹建北大-陶氏催化联手探讨中央站，任探讨中央站副领导，201几年底刚刚开始任催化系老师。
张凡讲解首要转做于稀土资源近红外荧光纳米级检测器和有机酸分子结构检测器的设计构思合出并且 生态学医疗判断剖析。文章文章发稿SCI文章100余篇，数篇文章文章发稿在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）等生态学无机物理化学涉及到的国外优质中文核心论文期刊论文杂志上文章文章发稿没事产品系列有作用的科研文章，摘引达到13000次，H index 62。22篇文章选入ESI高被引文章，201七年选入科睿唯安**高被引学家。编撰书籍出版社出版权业国外英文论著2部（谈起德国凯撒无机物理化学会书籍出版社出版权业社和谈起德国Springer-Nature书籍出版社出版权业社）。兑换幼小衔接部自然是小学科学几等奖、侯德榜化工公司创新自动化奖、武汉市创新自动化增加奖等奖、武汉市少年优才创新自动化奖等功勋。同時出任国外中文核心论文期刊论文杂志Frontiers in Chemistry (Nanoscience Section)（作用细胞指数公式4.312）执行程序编著，Particle & Particle systems characterization 国外中文核心论文期刊论文杂志学术性中文核心论文期刊论文杂志编委 （作用细胞指数公式4.384）。