本文要點(diǎn)：作者開發(fā)了一套新型雙 NIR-IIb 比率熒光探針,，能夠在 1525 nm 發(fā)射兩個(gè)波長相同的熒光信號(hào)，以808 nm 激發(fā)熒光為傳感信號(hào),，980 nm 激發(fā)熒光為自校準(zhǔn)信號(hào)，通過測量NIR-II 熒光比率信號(hào)(F808ex/ F980ex)獲得了準(zhǔn)確可靠的檢測結(jié)果,。在關(guān)節(jié)炎小鼠中給予探針后,，根據(jù)比值信號(hào)對(duì)炎癥部位的 ClO-效應(yīng)產(chǎn)生反應(yīng),，區(qū)分炎癥病變與周圍的正常組織。此外,，通過體內(nèi)圖像和體外檢測曲線,，可以準(zhǔn)確計(jì)算病變中的表達(dá) ClO-量?？紤]到雙 NIR-IIb 比率熒光信號(hào)不受探針濃度和位置等各種干擾的影響,，有望為生物醫(yī)學(xué)研究和病理診斷提供一個(gè)定量和可視化的平臺(tái),。

圖1. 在相同NIR-IIb波長下具有雙發(fā)射的Dye@DSNPs的制備和表征

研究發(fā)現(xiàn)，在所有染料中,，IR-808是對(duì)所制備的DSNPs敏化劑,。在 808 nm激發(fā)下，IR-808 @DSNPs在 980 和 1525 nm 處表現(xiàn)出特征性的尖銳熒光峰,，這可歸因于 Yb3+離子的2F5/2 → 2F7/2躍遷和 Er3+離子的 4I13/2 → 4I15/2 躍遷(圖1f)。如圖1h所示,，吸收光譜結(jié)果表明 IR-808 可以賦予 IR808 @ DSNPs 高的 808 nm 光吸收,，但在 980 nm 吸收時(shí)幾乎可以忽略不計(jì),。IR-808介導(dǎo)的三重態(tài)敏化DSNPs在808或980nm激發(fā)下處理相同的NIR-IIb發(fā)射，用于開發(fā)具有相同雙發(fā)射的比率熒光探針,。

圖2. IR-808 @ DSNPs@ DSPE-PEG-NH2 納米探針,，具有相同的 NIR-IIb 雙發(fā)射

為了賦予用于生物研究的 IR-808 @ DSNPs 水溶性,，使用兩親性分子 DSPE-PEG-NH2封裝 IR-808 @ DSNPs使它們?cè)谒芤褐锌煞稚?圖2a),。測得比值熒光信號(hào)(F808ex/F980ex)約為1，在PBS中保持穩(wěn)定7天,，無任何變化,，有利于納米探針的長期儲(chǔ)存（圖2g）。此外,，獲得的NIR-IIb比率熒光探針在1000μg/mL的高濃度下，對(duì)4T1乳腺癌癥細(xì)胞和L929正常細(xì)胞基本無毒,，具有生物應(yīng)用的安全性（圖2i）,。

圖3. 深度可調(diào)的1%脂肪乳劑覆蓋的 IR-808 @DSNPs@ DSPE-PEG-NH2的808/980 nm激發(fā)雙NIR-IIb比率成像

如NIR-II 熒光圖像所示,，808 和980 nm 激發(fā)的熒光強(qiáng)度均隨著穿透深度的增加而逐漸降低(圖3 c，d),，但它們的 NIR-II 比率信號(hào)仍保持一致(圖3 c,，e)。這些結(jié)果表明,，雙 NIR-IIb 發(fā)射比率信號(hào)(F980ex/F808ex)與 1%脂肪乳的吸收和散射無關(guān)。因此IR-808 @DSNPs@ DSPE-PEG-NH2是理想的比率型 NIR-IIb 熒光納米探針,。

圖4. 不同ClO?濃度下IR-808 @DSNPs@ DSPE-PEG-NH2的體外雙NIR-IIb比率熒光成像

文獻(xiàn)報(bào)道IR-808能夠被 ClO-特異性氧化,，然而 808 nm 激發(fā)的 NIR-IIb 熒光是由 IR-808 介導(dǎo)的三重態(tài)敏化途徑產(chǎn)生的,，因此隨著 ClO-加入量的增加，Er3+離子的相應(yīng)發(fā)射會(huì)逐漸下降(圖4a),。相反,，加入 ClO-后，980 nm 激發(fā)的下移熒光可以獨(dú)立保留,。IR-808 @DSNPs@ DSPE-PEG-NH2以808 nm 激發(fā)熒光為傳感信號(hào)，980 nm 激發(fā)熒光為自校準(zhǔn)信號(hào),，可用于ClO-的定量檢測(圖4b),。繪制比率信號(hào)(F808ex/ F980ex)與 ClO-濃度的相關(guān)圖，得到了很強(qiáng)的線性相關(guān)性(R2 = 0.998,，圖4e),。圖4f表明，納米探針只對(duì) ClO-有反應(yīng),，而避免干擾其他類似的分析物，提供靈敏度和選擇性,。

圖5. 通過雙 NIR-IIb 比率式納米探針原位監(jiān)測關(guān)節(jié)炎模型中的炎癥

為了證明 NIR-IIb 比率熒光信號(hào)用于準(zhǔn)確體內(nèi)檢測的有效性,，在關(guān)節(jié)炎小鼠模型中使用IR-808 @DSNPs@ DSPE-PEG-NH2 對(duì)ClO-進(jìn)行可視化,。使用公式R = 1.0017-0.0454c（其中R表示F808ex/F980ex的比值，c表示ClO-的濃度,，圖4e）計(jì)算,，得到炎癥足中的 ClO-量從 0.95μM升高到14.44μM (圖5f)。因此,，雙NIR- IIb比率探針不僅能夠識(shí)別炎癥和正常組織，還能夠?qū)崟r(shí)定量測定體內(nèi)的 ClO- 量,。

作者開發(fā)了一套新型雙 NIR-IIb 比率熒光探針,，用于基于分析物依賴性從染料到 DSNP 的三重態(tài)能量轉(zhuǎn)移的體內(nèi)檢測,。所制備的探針能夠在 1525 nm 處發(fā)射兩個(gè)具有相同波長的熒光信號(hào)，其中一個(gè)在 808 nm 處激發(fā)用于傳感通道,，而另一個(gè)在 980 nm 處激發(fā)用于參考通道,。受益于消除組織中光傳播路徑的干擾，通過測量 NIR-II 熒光比例信號(hào)(F808ex/F980ex) 獲得準(zhǔn)確可靠的檢測,。在關(guān)節(jié)炎小鼠中施用探針后，考慮到比例信號(hào)可以對(duì)炎癥部位的ClO?做出反應(yīng),，通過激發(fā)的雙 NIR-IIb 熒光成像可以直接將炎癥病變與周圍正常組織區(qū)分開來,。此外，通過比較體內(nèi)圖像和體外檢測曲線,，可以準(zhǔn)確計(jì)算病灶中表達(dá)的ClO?量,?？紤]到雙 NIR-IIb 比率熒光信號(hào)獨(dú)立于探針濃度和位置等各種干擾，有望為廣泛的生物醫(yī)學(xué)研究和病理診斷提供定量和可視化平臺(tái),。

參考文獻(xiàn)

Wang, X.; Li, M.; Zheng, X.; Sun, B.; Wang, Y.; Xu, J.; Han, T.; Ma, S.; Zhu, S.; Zhang, S., Dye-Triplet-Sensitized Downshifting Nanoprobes with Ratiometric Dual-NIR-IIb Emission for Accurate In Vivo Detection. Analytical Chemistry 2023, 95 (41), 15264-15275.

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

NIR-II in vivo imaging system

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