本文要點：本文作者以二噻吩乙烯為電子供體，苯并雙噻二唑為電子受體，合成了一個新的D-A-D型熒光染料BBTD-BET。該染料在近紅外一區（NIR-I）和近紅外二區（NIR-II）光譜范圍內均具有吸收和發射。然后作者使用PEG修飾的BBTD-BET-PEG作為活體成像探針，發現其可以實現高分辨率以及信噪比的 NIR-II熒光/光聲的雙模態成像。與此同時，該探針有優異的光熱治療效果，通過治療，小鼠體內的腫瘤可被去除。這項工作Di一次以二噻吩乙烯作為D-A-D型熒光團構建的給體，合成的染料在腫瘤治療中非常有前景。

圖1 BBTD-BET和BBTD-BET-PEG的合成路線圖和光學性質

二噻吩乙烯是一種*的光致變色分子，兩個噻吩環為其提供了強大的電子供體能力，因此二噻吩乙烯可以成為構建NIR-II熒光團的合適供體。BBTD-BET和BBTD-BET-PEG的合成路線如圖1所示。BBTD-BTE在甲苯中的吸收位于788 nm，發射范圍為850-1400 nm，峰值為976 nm（圖1a）。BBTD-BTE在甲苯中的熒光量子產率約為1.369%（圖1b）。而水溶性修飾的BBTD-BTE-PEG在水中的吸收峰和發射峰分別位于780和1094 nm（圖1c）。作者還測量了BBTD-BTE-PEG在不同介質中的光穩定性，分別將樣品用808nm激光連續照射1h，功率密度為200 mW/cm2。未觀察到其熒光強度的顯著變化，表明其良好的光穩定性（圖1d）。

圖2 BBTD-BET-PEG的熒光成像結果

隨后作者進行了腫瘤小鼠的NIR-II熒光成像。將BBTD-BTE-PEG(6 mg/mL, 200 μL)尾靜脈注射進入H22荷瘤小鼠，可以發現熒光信號主要富集在肝臟以及腫瘤部位（圖2a）。將該小鼠殺死后，染料的生物分布結果與成像結果相吻合（圖2b），也即肝臟、脾臟和腫瘤均表現出較強的熒光信號，其強度依次為肝臟>腫瘤>脾臟（圖2c）。這些結果表明，BBTD-BTE-PEG作為造影劑在NIR-II熒光成像和腫瘤檢測中具有巨大的應用潛力。

圖3 BBTD-BET-PEG的光聲成像結果

光聲成像（PA）是另一種有用的生物成像技術，具有高成像深度和高分辨率的優點BBTD-BTE-PEG在近紅外窗口的強吸收使該熒光團有成為光聲造影劑的潛力。正如預期的那樣，BBTD-BTE-PEG的PA光譜與其吸收光譜匹配良好，在680-850 nm的范圍內顯示出強烈的PA信號，峰值約為780 nm（圖3a）。作者隨即將BBTD-BTE-PEG經尾靜脈注射到H22荷瘤小鼠體內后，觀察其PA成像性能。成像結果如圖3c所示，其中腫瘤的PA信號強度在60 h時達到MAX值（圖3b），這與圖2所示的熒光成像結果一致，表明BBTD-BTE-PEG可以用作NIR-II/PA雙模探針，以提高疾病診斷中的檢測深度和準確性。

圖4 BBTD-BET-PEG的光熱治療效果

鑒于BBTD-BTE-PEG具有良好的PA成像性能，作者進一步評估了其光熱治療效果。在尾靜脈向H22荷瘤小鼠注射PBS和BBTD-BTE-PEG后的第二天，用808 nm激光照射小鼠10分鐘。可以觀察到，在激光照射下，經BBTD-BTE-PEG治療的腫瘤的溫度迅速升高，并達到56℃的平臺，而在相同條件下，PBS治療的腫瘤溫度僅略微上升至39℃（圖4b）。可以觀察到，只有BBTD-BTE-PEG在激光治療后對腫瘤顯示出顯著的抑制作用，并且腫瘤最終被去除，而其他三組對腫瘤生長的抑制作用可以忽略不計（圖4c）。同時，在觀察期內，使用BBTD-BTE-PEG、PBS+808 nm激光和BBTD-BTE-PEG+808 nm激光治療的小鼠的體重與使用PBS治療的小鼠的體重相當（圖4d），表明這些治療均未產生顯著的副作用。這些結果均表明BBTD-BTE-PEG在小鼠層面有很好的光熱治療效果。

參考文獻

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近紅外二區小動物活體熒光成像系統 - MARS 

NIR-II in vivo imaging system 

高靈敏度 - 采用Princeton Instruments深制冷相機，活體穿透深度高于15mm

高分辨率 - 定制高分辨大光圈紅外鏡頭，空間分辨率優于3um

熒光壽命 - 分辨率優于 5us

高速采集 - 速度優于1000fps （幀每秒）

多模態系統 - 可擴展X射線輻照、熒光壽命、一區熒光成像、原位成像光譜，CT等

顯微鏡 - 近紅外二區高分辨顯微系統，兼容成像型光譜儀

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 恒光智影

          上海恒光智影醫療科技有限公司，專注于近紅外二區成像技術。致力于為生物醫學、臨床前和臨床應用等相關領域的研究提供*的、一體化的成像解決方案。自主研發近紅外二區小動物活體熒光成像系統-MARS。

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