文献解读 | 对活性物种具有可调控响应的花菁纳米平台，用于小鼠NIR - II比率荧光成像

研究背景

慢性和急性炎症都会导致相当高的发病率和死亡率，开发用于体内炎症成像的方法对于早期诊断和后续治疗监测是必要的。鉴于光学成像高灵敏度、高对比度、高分辨率等的优势，越来越多的研究人员开发光学成像探针，用于原位、实时、动态地可视化感兴趣的目标物和跟踪炎症疾病的发展过程。

花菁类染料因其具有优异的光化学性能、简单的合成步骤，被广泛用于活体炎症成像。然而，这些基于花菁的荧光团在生物医学成像中的应用仍然面临以下限制：聚集诱导猝灭（ACQ）效应，花菁染料的荧光被水严重猝灭；生理环境中活性氧（ROS）会破坏花菁荧光团；在激光照射下，染料光稳定性差，荧光信号随着时间的推移而减弱，导致荧光成像的保真度较低。因此，合理设计高特异性的花菁荧光探针，以实现分析物的准确检测，对于实际应用及临床转化至关重要。

基本信息

英文标题：Engineering of cyanine-based nanoplatform with tunable response toward reactive species for ratiometric NIR-II fluorescent imaging in mice（点击阅读原文）

中文标题：对活性物种具有可调控响应的花菁纳米平台，用于小鼠NIR - II比率荧光成像

发表期刊：Science Bulletin

影响因子：18.9

作者单位：湖南大学、湖南省人民医院

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研究摘要

炎症性疾病严重威胁着人类的生命健康。氧化应激与炎症关系密切，相互影响。因此，开发可视化氧化应激水平的光学探针能为活体炎症疾病的早期诊断与治疗监测提供重要手段。湖南大学张晓兵教授、宋国胜教授和湖南省人民医院刘苏来教授构建了一系列基于花菁的高选择性光学探针，用于无创、可视化活体炎症成像。这种纳米探针可以可靠地报告糖尿病肝损伤和下肢缺血再灌注（I/R）损伤小鼠模型中的病理学HClO水平。

实验结果展示

首先，作者通过表面修饰和电荷调控结合的策略，使用纳米沉淀法合成了NIR-II荧光纳米探针PSMA@IR1048NPs（图1），然后在PSMA@IR1048NPs纳米探针表面负载了一系列的花菁类荧光团，构建了NIR-II比率荧光纳米探针RNPs（包括RNP1、RNP2和RNP3）。这些探针具有明亮的、高稳定性的NIR-II荧光信号并具有可调的ROS响应性能（图2）。

图1. PSMA@IR1048NPs的制备与性质测试

图2. RNP1、RNP2和RNP3的合成与光学性质测试

RNP2在808 nm（FL1）和980 nm（FL2）激发下表现出较强的NIR-II比率荧光信号，能够快速评估糖尿病小鼠模型中的HClO水平，以区分糖尿病小鼠和健康小鼠，比金标准（葡萄糖耐量试验）早6天（图3）。此外，RNP2能够特异性检测小鼠下肢缺血再灌注（I/R）损伤模型中的HClO，可以区分炎症和正常组织（图4）。

图3. 糖尿病小鼠模型的构建与活体成像图

图4. RNP2用于下肢缺血再灌注（I/R）小鼠的成像图‘

研究结论

该论文致力于构建基于花菁的高选择性光学探针及在可视化活体炎症氧化应激水平的应用研究，以目前花菁类染料在水溶液中的荧光较弱、稳定性差、特异性不足等局限性为切入点，构建了明亮的、高稳定性的 NIR-II 比率荧光纳米探针，为活体炎症疾病的早期诊断与治疗监测提供重要手段。