IAM团队范曲立教授课题组发表关于J-聚集型纳米粒子可增强近红外二区荧光成像并实现光热治疗的新研究

发布者:材料科学与工程学院、信息科学与纳米技术研究院 发布时间:2019-03-10浏览次数:283

    癌症是全球致死率最高的疾病之一,通过影像学检测实现对癌症快速、特异地早期诊断可大大降低其死亡率。近年来,近红外二区荧光成像(NIR-II,1000-1700 nm)探针的研究受到了广泛的关注。南京邮电大学IAM团队范曲立教授课题组成功制备了一种J-聚集型的方酸纳米粒子,改善了有机分子易聚集荧光淬灭的缺陷,增强了NIR-II荧光,并将其应用于NIR-II荧光成像指导的光热治疗中。

    荧光成像是一种传统的光学成像技术,在生物研究领域得到了广泛应用。目前常用的近红外一区(NIR-I,700-900 nm)荧光成像技术发射波长较短,在穿透组织时会造成严重的光散射,生物应用相对有限。NIR-II荧光成像技术具有光散射小、自发荧光弱的优点,可在生物更深层组织内(2-7 mm)获得高空间分辨率的成像,在病灶部位实现精确诊断。因此,发展NIR-II荧光探针已成为研究活体荧光成像的热点方向。然而,大部分有机NIR-II探针分子都是疏水的,必须包覆在两亲性聚合物胶束中或被水溶性基团修饰,不可避免地产生分子聚集,进而导致荧光淬灭,不能充分发挥NIR-II荧光成像诊断的优势。范曲立教授课题组在Advanced Materials上报道了一种智能响应型NIR-II纳米粒子(Adv. Mater., 2018, 30, 1801140),巧妙地利用有机荧光分子易聚集淬灭的缺陷,使该探针在体外聚集淬灭,在体内经激活解离后荧光恢复。但这种方法在设计时较为复杂、制备繁琐。为此,人们仍需发展更简单的策略去解决有机分子荧光淬灭问题。

     黄维院士、范曲立教授及其研究团队开发了一种新型的NIR-II荧光探针-方酸纳米粒子SQP-NPs(J) 。J-聚集是一种荧光分子“头-尾相连”的堆积方式,相对于常见的H-聚集,这种堆积方式具有更高强度的荧光。范曲立教授团队首先合成了一种具有近红外吸收能力的方酸,通过调控使方酸分子在组装过程中形成J-聚集。J-聚集的形成有效增强了方酸纳米粒子的NIR-II荧光强度,解决NIR-II荧光探针的荧光淬灭问题。同时,SQP-NPs(J)还具有光热治疗(PTT)的效果,可以在体内实现NIR-II荧光成像介导的光热治疗。



   数据显示同一浓度下J-聚集型SQP-NPs(J) 的荧光强度比非J-聚集型的SQP-NPs(H)高4.8倍,证明调控分子的J-聚集可以起到增强其NIR-II荧光发射的效果。该结果也在活体小鼠内得到证明,实验结果表明J-聚集型的SQP-NPs(J) 在活体小鼠内成像的亮度更亮,清晰度更高。同时,该方酸纳米粒子的光热转换效率达到36%。NIR-II成像表明探针成功富集至肿瘤处,经过光热治疗后,小鼠肿瘤的生长成功抑制。


    这一成果近期发表在Chemical Communications上,文章的第一作者是南京邮电大学的孙鹏飞副教授和硕士研究生吴琪同学。

    该论文作者为:Pengfei Sun, Qi Wu, Xiaoli Sun, Han Miao, Weixing Deng, Wansu Zhang, Quli Fan and Wei Huang

J-Aggregate squaraine nanoparticles with bright NIR-II fluorescence for imaging guided photothermal therapy

Chem. Commun., 2018, 54, 13395, DOI: 10.1039/C8CC08096H


文章链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cc/c8cc08096h