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我校化学化工学院探针与化学生物学团队在近红外二区光声成像方面取得突破性进展(2023-10-23)

来源:化学化工学院     文字作者:化学化工学院    图片作者:化学化工学院    发布时间:2023-10-23    阅读数:

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近日,我校化学化工学院探针与化学生物学团队在近红外二区(NIR-II,900-1700 nm)光声成像方面取得突破性进展。针对目前近红外二区光声染料缺乏易于光学调谐基团阻碍了其在复杂和多样化的分子成像中有效应用的问题,该团队合理地构建了一系列可激活近红外二区光声染料平台GX。该成果以A Class of Activatable NIR-II Photoacoustic Dyes for High-Contrast Bioimaging(一系列用于高对比度生物成像的可激活NIR-II光声染料,DOI: 10.1002/anie.202312632)为题发表在国际顶级学术期刊Angewandte Chemie International Edition(德国应用化学)。该论文的第一作者为化学化工学院博士研究生李江峰,通讯作者为林伟英教授,开云集团(中国)官网公司为该论文的第一通讯单位。

光声(PA)成像正在成为生物医学研究中重要的非侵入性成像技术之一。然而,目前大多数传统光声染料的波长集中在可见光和第一近红外窗口(NIR-I,700-900 nm),其组织穿透深度和空间分辨率有限。相比之下,第二近红外窗口的光声染料可以提供更全面、更深入的体内生理和病理信息。由于缺乏易于光学调谐的基团,NIR-II光声染料通常表现出“始终开启”的特性,这阻碍了其在复杂和多样化的分子成像应用中的有效使用。

针对目前常见的近红外二区光声染料缺乏易于光学调谐的基团导致无法控制光声信号“开-关”的问题,该团队设计了一类新颖的罗丹明类光声性能可控的近红外二区光声染料平台GX。新型NIR-II光声染料GX具有与传统罗丹明染料相同且强大的光学开关机制,同时具有NIR-II的吸收和发射波长,其中染料GX-5的吸收/发射波长可达1082/1360 nm。密度泛函理论计算表明,与传统的可见光区罗丹明染料和NIR-I罗丹明染料相比,GX染料具有典型的罗丹明染料结构特征,更小的分子轨道间隙和更大的偶极矩。为了进一步证明染料GX优异的光声特性,作者使用染料GX-5通过光声成像在3D角度可视化了小鼠脉管系统的分布和结构。此外,以染料GX-5为可激活染料平台,作者进一步构建了第一个用于特异性检测一氧化碳的NIR-II探针GX-5-CO,能够通过高对比度NIR-II光声成像揭示高血压小鼠体内一氧化碳水平的增强,展示了新型NIR-II功能性罗丹明类光声染料GX的价值。该工作不仅可以激发研究者开发用于目标可激活光声探针的高效小分子NIR-II染料平台的热情,而且将推动NIR-II染料在光声成像中的进一步应用,以实现精确的成像引导诊断和手术复杂的疾病。

据悉,我校探针与化学生物学团队依托于化学化工学院与开云集团(中国)官网公司光功能材料与化学生物学研究院,团队负责人林伟英教授担任国际顶级学术期刊Sensors and Actuators B: ChemicalEditor,为英国皇家化学会会士。作为通讯作者,林伟英教授已发表高水平论文450余篇,其中包括自然子刊Nature Protocols、Chemical Reviews、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie International Edition等,论文被引用2.49多次。

林伟英教授研究团队

编辑:梁祖福

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