維持血液循環(huán)系統(tǒng)于良好的工作狀態(tài),是生物機體得以生存的基本條件,因此對血液循環(huán)系統(tǒng)進行實時監(jiān)控具有重要意義。在血流監(jiān)控過程中,不僅需要在單個時間點進行的靜態(tài)成像,更需要對其實現(xiàn)實時無創(chuàng)的動態(tài)監(jiān)控。與傳統(tǒng)的近紅外窗口(780-900 nm)相比,近紅外二區(qū)(NIR-II; 1000-1700 nm)光學生物熒光成像技術可實現(xiàn)更高的信噪比和生物組織穿透深度。而有機分子探針由于具有相對分子量較小,易于代謝,生物毒性低等優(yōu)勢,對于未來的生物醫(yī)用轉(zhuǎn)化具有較大的潛力。目前雖然有機NIR-II熒光探針已經(jīng)被廣泛報道用于活體成像,然而由于其血液循環(huán)半衰期較短(約5-60分鐘),無法實現(xiàn)對血液循環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)連續(xù)監(jiān)測。
研究團隊以2-苯基吲哚等為原料,通過兩步反應可高產(chǎn)率(90%)合成最大吸收和發(fā)射波長均大于1000 nm的水溶性近紅外成像探針LZ-1105。該分子內(nèi)芳香母核上扭轉(zhuǎn)的吲哚環(huán)提供了較大的空間位阻,端基上含有的四個磺酸根基團進一步賦予了LZ-1105較高的水溶性。同時,該團隊利用密度泛函理論解釋了LZ-1105有機小分子的電子特性和類似化合物LZ系列分子的光譜差異及規(guī)律,為NIR-II有機小分子探針的設計與合成提供了新思路。動物實驗證明此分子探針可特異性與血液中的纖維蛋白原結(jié)合形成復合物,從而具有較長的血液循環(huán)時間(半衰期為3.2小時),可用于實時動態(tài)監(jiān)測小鼠下肢血管缺血再灌注,動脈血栓的溶栓過程以及血腦屏障的開啟和關閉等生理變化。
參考文獻:
Benhao Li+, Mengyao Zhao+, Lishuai Feng, Chaoran Dou, Suwan Ding, Gang Zhou, Lingfei Lu, Hongxin Zhang, Feiya Chen, Xiaomin Li, Guangfeng Li, Shichang Zhao, Chunyu Jiang, Yan Wang, Dongyuan Zhao, Yingsheng Cheng, Fan Zhang*. Organic NIR-II Molecule with Long Blood Half-Life for In Vivo Dynamic Vascular Imaging. Nat. Commun., 2020, 11, 3102.