生物醫學影像技術在臨床疾病診斷、治療及預后評估中作用日益顯著,近紅外熒光成像技術因其圖像采集時間短、檢測靈敏度高、綠色和經濟等特點在生物醫學研究領域得到了越來越多的關注。
其中,近紅外二區(1000nm-1400nm)熒光對生物組織穿透能力強,成像信噪比高,故該區域熒光成像技術在生物活體成像領域已展現出巨大的臨床轉化前景。
日前,中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所王強斌課題組最新研究成果In vivo real-time visualization of tissue blood ?ow and angiogenesis using Ag2S quantum dots in the NIR-II window在國際期刊Biomaterials在線發表(Biomaterials 2014, 35, 393-400)。該文闡述了其課題組專利產品Ag2S近紅外量子點在活體循環系統(淋巴系統及血管網絡)成像中的應用,實現了高的生物組織穿透深度及時間/空間分辨率成像,其活體分辨率可達微米級。
早前,中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所王強斌課題組在“單源前驅體制備Ag2S近紅外量子點”(J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1470?1471)的基礎上,制得了量子產率更高、生物相容性更好、尺寸均勻可控的Ag2S近紅外QDs。進而對Ag2S近紅外量子點的體外、體內毒性進行系統的研究。結果表明,經生物功能化修飾的Ag2S近紅外量子點具有低的生物毒性,注射劑量高達30mg/kg(30倍于成像劑量)未引起小鼠的急性和慢性毒性反應,藥代動力學研究表明,隨著時間的推移,量子點能夠通過膽汁途徑通過糞便代謝掉(ACS Nano 2012, 6, 3695-3702;Biomaterials 2013, 34, 3639-3646)。
在上述工作的基礎上,課題組成員進一步拓展Ag2S近紅外量子點的生物醫學應用。在活體小動物血管成像方面,經尾靜脈注射實時觀測到近紅外量子點在小鼠體內的動態分布情況,實現了全身血管網絡及小動物深層組織器官的清晰成像(視頻1),進一步,利用上述Ag2S量子點動態示蹤了腫瘤新生血管的生成(圖1)。在淋巴系統成像方面,利用Ag2S近紅外量子點,實現了小動物近端及遠端淋巴結及淋巴管的高分辨顯影,并且在近紅外熒光的指導下實現了微小淋巴結(~1 mm)及淋巴管(~100μm)的最小創傷摘除(圖2);與現有的商業化近紅外染料進行對比,這種具有NIR-II熒光發射特性的Ag2S量子點顯示出高的生物組織穿透能力(> 1.1cm)及空間分辨率(~40μm),這將大為提高疾病診斷、治療及預后評估的精準度。
這種低毒、高效的NIR-II Ag2S量子點,有望在臨床循環系統相關疾病的診療中(如血管相關疾病的診斷及預后評估、腫瘤轉移及抗腫瘤血管新生藥物篩選等)發揮巨大作用。后續基于近紅外Ag2S量子點在生物醫學領域的其它應用研究正在進行中。
此項工作得到中科院“百人計劃”、中科院先導專項、國家自然科學基金委和科技部等的大力支持。
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