線粒體是負(fù)責(zé)能量產(chǎn)生和細(xì)胞程序性死亡的重要細(xì)胞器。線粒體成像能夠提供有關(guān)疾病發(fā)生與進(jìn)展、早期疾病診斷和治療的重要信息。然而迄今為止，還鮮有線粒體靶向NIR-Ⅱ熒光探針的研究報(bào)道。烷基三苯基膦陽(yáng)離子、羅丹明和線粒體靶向肽等一些線粒體靶向試劑雖然已經(jīng)被開發(fā)，但他們的發(fā)射波長(zhǎng)大多在可見光或近紅外Ⅰ區(qū)中，其生物成像應(yīng)用受到一定局限。因此，開發(fā)新的線粒體靶向NIR-II熒光團(tuán)極為迫切。
 

本文作者以硫吡喃鹽雜環(huán)作為電子接受體，開發(fā)出了一系列新型的具有D-A結(jié)構(gòu)的近紅外探針。它們的結(jié)構(gòu)分別如圖所示，其中，3f和H4具有最大的吸收和發(fā)射紅移波長(zhǎng)，最可能的原因是它們?cè)贒和A單元之間有很強(qiáng)的電荷轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)。研究人員隨后利用他們具有上轉(zhuǎn)換發(fā)光的特點(diǎn)，進(jìn)行了線粒體共定位實(shí)驗(yàn)，他們將3k和H4分別接上水溶性側(cè)鏈PEG，并且在H4-PEG的基礎(chǔ)上再接上靶向骨肉瘤細(xì)胞的寡肽PT,最終三個(gè)探針3k-PEG、H4-PEG和H4-PEG-PT都具有線粒體靶向性，證明了硫吡喃在線粒體近紅外成像上的巨大應(yīng)用前景。
 

圖1 新型NIR-Ⅱ探針的結(jié)構(gòu)及其線粒體共定位研究

      隨后，研究人員將H4-PEG-PT靜脈注射（200µg，200µL）到143B荷瘤小鼠體內(nèi)。從NIR-II成像圖可以得出結(jié)論，143B腫瘤在6到48小時(shí)內(nèi)從周圍背景組織中清晰可見，其信噪比在12h時(shí)達(dá)到4.57±0.15。而阻斷組各時(shí)間點(diǎn)熒光信號(hào)均較正常組低。

圖2 H4-PEG-PT體內(nèi)成像效果研究

      最后，研究人員進(jìn)一步探究了該近紅外探針的診療效果。H4-PEG-PT被靜脈注射進(jìn)入143B小鼠。注射12h后，利用808nm的激光照射腫瘤部位8min（1.5 W/cm2），腫瘤表面溫度由33.0℃快速升到66.7℃，證明H4-PEG-PT將光能轉(zhuǎn)換為了熱能，從而對(duì)腫瘤起到殺傷效果。

圖3 H4-PEG-PT 光熱治療效果研究

參考文獻(xiàn)

Hui Zhou, Xiaodong Zeng, Anguo Li, Wenyi Zhou, Lin Tang, Wenbo Hu, Quli Fan, Xianli Meng, Hai Deng, Lian Duan, Yanqin Li, Zixin Deng, Xuechuan Hong, Yuling Xiao. Upconversion NIR-II fluorophores for mitochondria-targeted cancer imaging and photothermal therapy. Nat. Commun., 2020, 11 , 6183, DOI: 10.1038/s41467-020-19945-w

紅外二區(qū)小動(dòng)物活體熒光成像系統(tǒng) - MARS

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