一种关于新型的近红外而去荧光探针的设计

邹可盈
本文的核心内容是关于一种新型的近红外二区（NIR-II）荧光探针平台——NIRII-HDs的设计、合成及其在体内分析物传感中的应用。以下是文章的核心内容整理：
研究背景
•  NIR-II荧光成像的优势：与传统的可见光和近红外一区（NIR-I）成像相比，NIR-II（900-1700 nm）荧光成像具有更深的组织穿透能力、更低的自荧光和更高的信噪比（SBR），适用于体内生物过程的高对比度成像。
•  现有NIR-II探针的局限性：目前大多数NIR-II小分子探针缺乏通用性和稳定性，主要是因为缺乏可光学调节的基团。现有的NIR-II探针主要基于BODIPY骨架和花青素骨架，但存在合成复杂、稳定性差等问题。
研究目的
•  开发新型NIR-II染料平台：设计一种具有可光学调节基团（如羟基或氨基）的NIR-II染料平台，以实现体内检测的通用性和稳定性。
研究方法
•  NIRII-HDs的设计：通过替换O-HD染料中的吲哚杂环为1,4-二乙基十氢喹啉（DQ）苯并吡喃基团、引入苯甲酸基团以及调节酚羟基的pKa值，开发了新型的NIR-II染料NIRII-HD1至NIRII-HD5。
•  性能优化：通过实验验证了NIRII-HD5的光学性能（如适当的pKa值、高稳定性和高NIR-II亮度），并基于NIRII-HD5设计了三种靶向激活型NIR-II探针，分别用于检测活性氧（ROS）、硫醇（如GSH）和酶（如碱性磷酸酶，ALP）。
实验结果
•  光学性能：NIRII-HD5表现出最佳的光学性能，其最大发射波长为895/936 nm，荧光量子产率（Φ）为0.28%，斯托克斯位移为41/82 nm，pKa值为6.5。
•  稳定性测试：NIRII-HD5在生理条件下表现出优异的化学稳定性和光稳定性，即使在存在HClO和ONOO⁻的情况下也能保持稳定。
•  体内成像能力：NIRII-HD5在小鼠模型中实现了深组织成像，其成像深度可达5 mm，远超过O-HD的2 mm。
•  靶向激活型探针的应用：
•  NIRII-HD5-ONOO⁻探针：在LPS诱导的小鼠淋巴炎症模型中，成功检测到ONOO⁻的产生。
•  NIRII-HD5-GSH探针：在4T1肿瘤小鼠模型中，通过检测GSH水平，实现了肿瘤淋巴转移的可视化。
•  NIRII-HD5-ALP探针：在小鼠中成功区分了正常组织和肿瘤组织。
关键结论
•  NIRII-HD5的通用性：NIRII-HD5作为一种新型的NIR-II染料平台，具有良好的光学性能和稳定性，能够通过简单的羟基修饰设计多种靶向激活型探针。
•  体内应用潜力：基于NIRII-HD5的探针在体内成像中表现出高灵敏度和高选择性，能够可靠地检测不同疾病模型中的生物标志物，为NIR-II成像在生物医学领域的应用提供了新的工具。
研究意义
•  本研究开发的NIRII-HDs平台为设计新型NIR-II荧光探针提供了通用方法，有望推动NIR-II成像技术在生物医学和临床研究中的广泛应用。