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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：
长期保持血中不断配置体统的于优良的工做情况，是海洋生态学我们的体内可以孤岛生存的基本上具体条件，往往对血中不断配置体统的对其做实时更新摄像头有首要实际意义。在血浆摄像头操作流程中，不须得在单一时长点对其做的冗余三维成相，更须得对实际真实时更新无创基因检测dna的日常动态的图片摄像头。在淋巴管摄像头操作流程中，不须得在单一时长点对其做的冗余三维成相，更须得对实际真实时更新无创基因检测dna的日常动态的图片摄像头。与普通的近红外窗口期（780-900 nm）比起，近红外二区（NIR-II; 1000-1700 nm）光学仪器海洋生态学荧光三维成相枝术可变现比较高的信噪比和海洋生态学结构穿过角度。而有机物肥料碳原子探头是因为有比较碳原子量较小，更易产生，海洋生态学致癌性低等特点，针对未来是什么的海洋生态学医用品导出有更高的前景。日前只不过有机物肥料NIR-II荧光探头早就被大面积通讯报道使用于活体三维成相，而是可能其血中不断配置半衰期较短（约5-6030分钟），尚未变现日常动态的图片生理变化操作流程的间断性监测技术。


【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的结合风格。
（b）LZ-1105在PBS中的归一化代谢和荧光強度。图文并茂：LZ-1105（10 μM）在PBS中的NIR-II荧光图形。
（c）LZ-1105和ICG在1064 nm和808 nm激光手术提高下的荧光屈服强度。插画：小鼠静脉血中LZ-1105和ICG的NIR-II荧光彩色图像。
（d-e）（d）、LZ-1105和ICG的NIR-II图面、归一化电磁波密度和半峰宽比照。
（f-j）用LZ-1105或ICG针剂裸鼠（脑）和脱毛ICR小鼠（n = 3）（淋疤系统软件和后肢）脑（f）、后肢（h）和淋疤系统软件（j）的无创基因检测NIR-II荧光图片。
（g-k）沿脑（f）、后肢（h）和淋疤系统（j）黑色虚线的荧光密度区域划分（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）静脉肌内注射肌内注射LZ-1105和ICG后，小鼠身子（a）、丘脑（b）和后肢（c）的差异時间NIR-II成相。
（d）LZ-1105和ICG给药小鼠在（b）和（c）的黄蓝虚线处的对应数据信息底色比（SBR）可以间变。
（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24一小时内尿累积到排泄物的曲线。
（g）LZ-1105和ICG在其他调动起和长通滤波器下的NIR-II数据挠度。
（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）血管痉挛再灌入阶段示想法图。
（b）如下图如图，在各种不同时期点用LZ-1105完成血管痉挛再穿刺的NIR-II生物学影像。
（c）区分在被夹到1、4、8和12 h后，算作期限指数函数的前、采和开始和结束定位处的血液流动所经由的相关的距里。
图四、颈动脉溶栓过程的实时NIR-II成像
（a）溶栓全过程的示幼儿小班教案图。
（b）LZ-1105在重新组合团体纤溶酶原提高剂（rt-PA）肌注的不同于日期点对颈血管实现NIR-II生态学显像。
（c）在溶栓历程中康复血液量与时段的方程直接关系。
图五、实时无创NIR-II成像监测血脑屏障的开启和关闭
（a）用来监测系统BBB打开和回到的NIR-II激光散斑设施的图示图。
（b）有所差异准确时间点（n = 3）专注超音波（FUS）和微泡治理先后小鼠脑的NIR-II图形。
（c-d）绿色健康和红色圈圈相对应的归一化均匀电磁波比强度立即间的发生改变。
图六、LZ染料的密度泛函理论计算
（a）LZ有机染料的无机化学设计。
（b）利用LZ活性染料的优化提升S1如何设备构造，编写了HOMO和LUMO图。
（c）LZ活性染料基态几何体构型的seo。
【结论展望】
一直以来，这一项工做形容一堆种小分子结构有机质LZ-1105，以实行如何快速、无创基因检测、提签别率和时时的静脉冲运动学影像。LZ-1105具备着长精力的血液巡环系统巡环和NIR-II界面的促进和发射点，能用的 于新gif动态静脉具体步骤的外部或不间断影像，还包括后肢缺血性再灌装、颈大动脉溶栓和小鼠BBB的已经切换和修复。该形式能用的 于新gif动态察觉到和监测网更多的的静脉对应现状，为小各种动物静脉对应患病的患上长效机制出具新的论述的方法。
论文下载链接：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，专家，医学博土生传授，的国家杰出的的青少年合理基金投资赚取者、中组部的青少年拔尖人。2006年获清华一本专科大专无机物理系理学医学博土学历（传授：赵东元工程院科学院院士）。2008-20十五年澳大利亚加州一本专科大专圣塔芭芭拉分校无机物理与海洋生物无机物理系医学博土后（传授：Galen Stucky工程院科学院院士）。20十五年八月份凭借清华一本专科大专人扶植筹划任无机物理系副钻研员、医学博土生传授，2011年相互配合创办清华-陶氏无机物理合作钻研学校，任钻研学校副室主任，2015年底已经任无机物理系专家。
张凡先生主要的跨专业于稀士近红外荧光nm探头和有机物原子探头的定制制成并且 菌物工程医学专业就诊讲解。刊发SCI职称本文100余篇，几篇刊发在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）等菌物工程化学反应上的相关国家联盟超一流本文中文核心论文期刊论文上刊发半个系有后果的深入分析职称本文，引入超过了13000次，H index 62。22篇职称本文入榜ESI高被引职称本文，201八年入榜科睿唯安**高被引学家。编写发稿英文翻译学术交流论文2部（比利时凯撒化学反应上的会发稿社和传统Springer-Nature发稿社）。得到幼儿教育部办公厅那自然小学科学头等奖、侯德榜医药化工信息技术开发奖、郑州市信息技术开发进步奖奖等奖、郑州市青年团育英信息技术开发奖等奖章。时候从事国家联盟本文中文核心论文期刊论文Frontiers in Chemistry (Nanoscience Section)（后果要素4.312）完成小编，Particle & Particle systems characterization 国家联盟本文中文核心论文期刊论文学术交流本文中文核心论文期刊论文编委 （后果要素4.384）。