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复旦大学张凡教授：新型NIR-II有机小分子染料用于动物血流动态成像
发布时间：2020-09-02     作者：harry   分享到：
维护血渍嵌套嵌套循环系统软件程序于好的的任务状况，是生态学体身体更为经营的核心必备条件，所以说对血渍嵌套嵌套循环系统软件程序满足确定网络摄像头录像兼具非常重要目的。在血流量网络摄像头录像具体步骤中，不想要在单一个时点满足的动图显像，更想要对实际上 现确定无创基因检测基因检测的动图网络摄像头录像。在微血管网络摄像头录像具体步骤中，不想要在单一个时点满足的动图显像，更想要对实际上 现确定无创基因检测基因检测的动图网络摄像头录像。与传统与现代的近红外观察窗口（780-900 nm）较之，近红外二区（NIR-II; 1000-1700 nm）光学仪器生态学体荧光显像技術可满足极高的信噪比和生态学体组织化穿过宽度。而有机质化学大分子式电极如果兼具比较大分子式量较小，也容易细胞代谢，生态学体致毒低等长处，针对于之后的生态学体医疗转变兼具更具的发展潜力。日前尽管有机质化学NIR-II荧光电极已然被广泛性了解在活体显像，尽管致使其血渍嵌套嵌套循环系统软件半衰期较短（约5-60秒钟），难以满足动图生理特点具体步骤的连继监测网。


【成果简介】
近日，复旦大学化学系张凡教授团队以2-苯基吲哚等为原料，通过两步反应可高产率（90%）合成更大吸收和发射波长均大于1000 nm的水溶性近红外成像探针LZ-1105。该分子内芳香母核上扭转的吲哚环提供了较大的空间位阻，端基上含有的四个磺酸根基团进一步赋予了LZ-1105较高的水溶性。同时，该团队利用密度泛函理论解释了LZ-1105有机小分子的电子特性和类似化合物LZ系列分子的光谱差异及规律，为NIR-II有机小分子探针的设计与合成提供了思路。动物实验结果表明，LZ-1105与血液中的纤维蛋白原特异性结合形成复合物，增强了荧光量子产率（1.46%）。同时，该分子具有较长的血液循环时间（半衰期为3.2小时）。在1064 nm激光器激发下，LZ-1105可对小鼠脑部、腿部血管和腘窝淋巴管进行高穿透深度、高分辨率、高信噪比的静态NIR-II荧光成像。此外，由于其具有较长的血液半衰期，LZ-1105被进一步应用于小鼠下肢血管缺血再灌注，颈动脉血栓溶栓过程以及血脑屏障开启和关闭过程等生理变化的实时动态监控，并对此类血管相关疾病的血流速度进行定量分析。这为后续血管类疾病的实时监控与个性化**打下了坚实的基础。研究成果以“Organic NIR-II Molecule with Long Blood Half-Life for In Vivo Dynamic Vascular Imaging”发表在**期刊Nature Communications上，张凡教授为该论文通讯作者，已毕业博士生李本浩和博士生赵梦瑶为论文共同作者。该工作得到了复旦大学化学系、复旦大学**材料实验室、聚合物分子工程国家重点实验室、上海市分子催化与功能材料重点实验室、国家重大研究计划项目、国家自然科学基金杰出青年基金、上海市科学技术委员会重点基础研究项目的大力支持。同时，该课题得到了上海交通大学附属第六人民医院的大力帮助。
【图文导读】
图一、LZ-1105的光学特性及其与ICG体内近红外成像的对比
（a）LZ-1105的合并行车路线。
（b）LZ-1105在PBS中的归一化吸收能力和荧光难度。插图图片：LZ-1105（10 μM）在PBS中的NIR-II荧光画像。
（c）LZ-1105和ICG在1064 nm和808 nm激光器激发起下的荧光抗拉强度。插图图片：小鼠血浆中LZ-1105和ICG的NIR-II荧光形象。
（d-e）（d）、LZ-1105和ICG的NIR-II图像文件、归一化4g信号硬度和半峰宽对比性。
（f-j）用LZ-1105或ICG注谢裸鼠（脑）和脱毛ICR小鼠（n = 3）（淋巴腺腺程序和后肢）脑（f）、后肢（h）和淋巴腺腺程序（j）的无创dnaNIR-II荧光形象。
（g-k）沿脑（f）、后肢（h）和淋巴腺装置（j）朱红色虚线的荧光強度分布范围（点）和高斯曲线拟合（线）。
图二、LZ-1105和ICG的药代动力学和血液滞留
（a-c）静脉血管注谢LZ-1105和ICG后，小鼠肉体（a）、脑子（b）和后肢（c）的区别期限NIR-II影像。
（d）LZ-1105和ICG给药小鼠在（b）和（c）的黄蓝虚线处的相应的预警情况比（SBR）中途间波动。
（e）LZ-1105和ICG给药小鼠的血液循环（%ID g−1）随时间变化。
（f）LZ-1105小鼠24钟头内尿增长及时清理直线。
（g）LZ-1105和ICG在多种促进和长通滤波器下的NIR-II4g信号抗拉强度。
（h）用20 oC恒温滴定量热法（ITC）测定了LZ-1105和ICG与牛血清白蛋白（BSA）和牛纤维蛋白原的结合参数。
图三、后肢缺血再灌注的实时NIR-II成像
（a）脑供血不足再灌入的过程示用意图。
（b）提示提示，在差异时段点用LZ-1105确定缺血性再注浆的NIR-II生物制品显像。
（c）各用在被勾住1、4、8和12 h后，是 日子函数值的前、采和终止地理位置处的血液流量所历经的特定路程。
图四、颈动脉溶栓过程的实时NIR-II成像
（a）溶栓时的提醒图。
（b）LZ-1105在重新组合组织机构纤溶酶原激发剂（rt-PA）注入的的不同耗时点对颈血管实施NIR-II微生物激光散斑。
（c）在溶栓历程中完全恢复血液流动量与耗时的方程有关。
图五、实时无创NIR-II成像监测血脑屏障的开启和关闭
（a）采用监测技术BBB关闭和康复的NIR-II显像布置的表示图。
（b）差异时段点（n = 3）对焦mri（FUS）和微泡治疗前后轮小鼠脑的NIR-II图相。
（c-d）绿和蓝紫色小方块表示的归一化分別网络信号的强度都能够间的的变化。
图六、LZ染料的密度泛函理论计算
（a）LZ有机染料的物理格局。
（b）只能根据LZ纺织染料的优化网络S1几何图形组成部分，生成了HOMO和LUMO图。
（c）LZ颜料基态平面几何构型的提高。
【结论展望】
虽然，这方面办公描诉一堆种小团伙生物碳LZ-1105，以保持短时、微创、满区分率和及时的血栓和动测力显像。LZ-1105极具长时的微淋巴管巡环和NIR-II窗体的培养和导弹发射，都可以于信息血栓操作过程的静止或快速显像，还有后肢脑供血不足再穿刺、颈淋巴管溶栓和小鼠BBB的立即启闭和修复。该步骤都可以于信息察觉到和监测器一些的血栓想关现状，为松鼠界血栓想关病的起病规则展示新的研究方案技术。
学术论文图片链接：Organic NIR-II molecule with long blood half-life for in vivo dynamic vascular imaging ( Nature Communications, 2020, DOI: 10.1038/s41467-020-16924-z)
【课题组简介】
张凡，教学，教学生生教学，一个国家很好的青年团学科基金、期货、现货、微盘取得者、中组部的青年团拔尖科技人员。2005年获北大综合高校检查是否系理学教学生学历（教学：赵东元院士评选评选）。2008-206年欧美加州综合高校圣塔芭芭拉分校检查是否与怪物检查是否系教学生后（教学：Galen Stucky院士评选评选）。206年4月依据北大综合高校科技人员进驻打算任检查是否系副科研员、教学生生教学，20多年协商建立北大-陶氏检查是否共同科研服务中心的，任科研服务中心的副办公室主任，201四年底开启任检查是否系教学。
张凡讲解通常主要从事于稀土金属近红外荧光微米电极和有机的碳原子电极的结构设计生成并且 微生物学医药学初步判断讲解。发稿SCI文100余篇，多页发稿在Nat. Nanotechnol (1篇)，Nat. Commun（5篇），J. Am. Chem.Soc.（8篇），Angew. Chem. Int. Ed.（12篇），Adv. Mater. (6篇），Nano. Lett. (5篇）等微生物学化学物质物质涉及全球1流刊物杂志上发稿半个系统有会影晌的钻研文，采用小于13000次，H index 62。22篇文入围ESI高被引文，201八年入围科睿唯安**高被引學者。撰写论文图书出版界物国外英文学术交流专著2部（在英国皇室化学物质物质会图书出版界物社和德Springer-Nature图书出版界物社）。收获教育辅导部自然生态科学的甲等奖、侯德榜化学工业网络奖、苏州市网络突飞猛进奖等奖、苏州市青年党员人才网络奖等殊荣。同一当任全球刊物杂志Frontiers in Chemistry (Nanoscience Section)（会影晌指数公式4.312）执行程序总编辑，Particle & Particle systems characterization 全球刊物杂志学术交流刊物杂志编委 （会影晌指数公式4.384）。