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　　目前常見(jiàn)的分子影像技術(shù)如X-射線成像、斷層掃描成像（CT）、磁共振成像（MRI）和超聲成像（US）被用于對(duì)疾病等的醫(yī)療診斷，但這些方法具有較差的空間分辨率及其無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等缺點(diǎn)。熒光成像由于實(shí)時(shí)、非侵入性、時(shí)空分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，在生命科學(xué)和生物技術(shù)等領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛使用。在過(guò)去幾年里，研究者們致力于研究近紅外第一窗口（700 nm~900 nm）的熒光成像，但是由于生物組織在這個(gè)波段范圍內(nèi)有很強(qiáng)的吸收和散射，致使其信噪比和組織穿透深度都比較低。因此，近年來(lái)，位于近紅外第二窗口（NIR-II，1000 nm~1700 nm）的材料得到了廣泛的關(guān)注，在這個(gè)波段，生物組織自身的吸收和散射弱，這樣就可以極大地提高成像質(zhì)量和穿透深度。目前，一些無(wú)機(jī)材料如稀土下轉(zhuǎn)換納米顆粒、碳納米管、量子點(diǎn)以及少數(shù)有機(jī)染料能夠?qū)崿F(xiàn)NIR-II的發(fā)射，但是它們的激發(fā)波長(zhǎng)都位于近紅外第一窗口內(nèi)。因此，急需開(kāi)發(fā)激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)都位于NIR-II的染料用于生物成像。

　　研究團(tuán)隊(duì)以1,8-萘內(nèi)酰亞胺等為原料，通過(guò)四步反應(yīng)可高收率（60%）合成了具有NIR-II激發(fā)和發(fā)射的有機(jī)小分子七甲川菁熒光染料FD-1080。在加熱條件下，此小分子易于進(jìn)入胎牛血清（FBS）的疏水空腔內(nèi)形成復(fù)合物，引起染料單體比例增多同時(shí)分子剛性結(jié)構(gòu)增大，使其熒光量子產(chǎn)率得到大幅提高（5.94%）。該復(fù)合物具有激發(fā)波長(zhǎng)位于1064 nm和熒光發(fā)射波長(zhǎng)位于1080 nm的特性。同時(shí)，本文證明了相對(duì)于已報(bào)道的NIR-II材料所使用的激發(fā)波長(zhǎng)（650-980 nm），1064 nm作為激發(fā)波長(zhǎng)具有更好的組織穿透深度和空間分辨率。該復(fù)合物不僅能實(shí)現(xiàn)小鼠下肢及腦部血管高分辨成像，而且能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)清醒及麻醉狀態(tài)下的小鼠呼吸情況。

圖1. 總體示意圖

圖2. FD-1080的表征及NIR-II材料的激發(fā)波長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)圖。

（a） FD-1080合成路線示意圖；

（b） FD-1080的吸收及熒光光譜圖；

（c） 已報(bào)道NIR-II材料的激發(fā)波長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)圖；

（d） FD-1080光穩(wěn)定示意圖。

圖3. 不同激發(fā)波長(zhǎng)對(duì)小鼠左下肢成像圖。

（a） 不同激發(fā)波長(zhǎng)對(duì)小鼠左下肢成像圖；

（b） 不同激發(fā)波長(zhǎng)下的熒光強(qiáng)度隨紅線距離的變化圖；

（c） 不同激發(fā)波長(zhǎng)下對(duì)應(yīng)的信噪比示意圖；

（d） 1064 nm激發(fā)下對(duì)應(yīng)小鼠左下肢血管半寬峰示意圖。

圖4. 不同激發(fā)波長(zhǎng)下小鼠腦部及呼吸頻率示意圖。

（a） 小鼠腦部血管成像示意圖；

（b） 小鼠頭皮及頭蓋骨的消光曲線圖；

（c） 1064 nm及808 nm激發(fā)下腦部血管成像圖；

（d） 1064 nm及808 nm激發(fā)下對(duì)應(yīng)腦部血管半寬峰示意圖；

（e） 1064 nm激發(fā)下小鼠清醒及麻醉狀況下肝臟成像圖；

（f） 小鼠清醒及麻醉狀況下呼吸速率測(cè)定圖。

　　參考文獻(xiàn):

　　Benhao Li+, Lingfei Lu+, Mengyao Zhao, Zuhai Lei, Fan Zhang*. Efficient 1064-nm NIR-II Excitation Fluorescent Molecular Dye for Deep-tissue High-resolution Dynamic Bioimaging. Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57(25), 7483-7487.