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　　目前常見的分子影像技術(shù)如X-射線成像、斷層掃描成像（CT）、磁共振成像（MRI）和超聲成像（US）被用于對疾病等的醫(yī)療診斷，但這些方法具有較差的空間分辨率及其無法實現(xiàn)動態(tài)實時監(jiān)測等缺點。熒光成像由于實時、非侵入性、時空分辨率高等優(yōu)點，在生命科學和生物技術(shù)等領域已經(jīng)被廣泛使用。在過去幾年里，研究者們致力于研究近紅外第一窗口（700 nm~900 nm）的熒光成像，但是由于生物組織在這個波段范圍內(nèi)有很強的吸收和散射，致使其信噪比和組織穿透深度都比較低。因此，近年來，位于近紅外第二窗口（NIR-II，1000 nm~1700 nm）的材料得到了廣泛的關(guān)注，在這個波段，生物組織自身的吸收和散射弱，這樣就可以極大地提高成像質(zhì)量和穿透深度。目前，一些無機材料如稀土下轉(zhuǎn)換納米顆粒、碳納米管、量子點以及少數(shù)有機染料能夠?qū)崿F(xiàn)NIR-II的發(fā)射，但是它們的激發(fā)波長都位于近紅外第一窗口內(nèi)。因此，急需開發(fā)激發(fā)波長和發(fā)射波長都位于NIR-II的染料用于生物成像。

　　研究團隊以1,8-萘內(nèi)酰亞胺等為原料，通過四步反應可高收率（60%）合成了具有NIR-II激發(fā)和發(fā)射的有機小分子七甲川菁熒光染料FD-1080。在加熱條件下，此小分子易于進入胎牛血清（FBS）的疏水空腔內(nèi)形成復合物，引起染料單體比例增多同時分子剛性結(jié)構(gòu)增大，使其熒光量子產(chǎn)率得到大幅提高（5.94%）。該復合物具有激發(fā)波長位于1064 nm和熒光發(fā)射波長位于1080 nm的特性。同時，本文證明了相對于已報道的NIR-II材料所使用的激發(fā)波長（650-980 nm），1064 nm作為激發(fā)波長具有更好的組織穿透深度和空間分辨率。該復合物不僅能實現(xiàn)小鼠下肢及腦部血管高分辨成像，而且能夠動態(tài)監(jiān)測清醒及麻醉狀態(tài)下的小鼠呼吸情況。

圖1. 總體示意圖

圖2. FD-1080的表征及NIR-II材料的激發(fā)波長統(tǒng)計圖。

（a） FD-1080合成路線示意圖；

（b） FD-1080的吸收及熒光光譜圖；

（c） 已報道NIR-II材料的激發(fā)波長統(tǒng)計圖；

（d） FD-1080光穩(wěn)定示意圖。

圖3. 不同激發(fā)波長對小鼠左下肢成像圖。

（a） 不同激發(fā)波長對小鼠左下肢成像圖；

（b） 不同激發(fā)波長下的熒光強度隨紅線距離的變化圖；

（c） 不同激發(fā)波長下對應的信噪比示意圖；

（d） 1064 nm激發(fā)下對應小鼠左下肢血管半寬峰示意圖。

圖4. 不同激發(fā)波長下小鼠腦部及呼吸頻率示意圖。

（a） 小鼠腦部血管成像示意圖；

（b） 小鼠頭皮及頭蓋骨的消光曲線圖；

（c） 1064 nm及808 nm激發(fā)下腦部血管成像圖；

（d） 1064 nm及808 nm激發(fā)下對應腦部血管半寬峰示意圖；

（e） 1064 nm激發(fā)下小鼠清醒及麻醉狀況下肝臟成像圖；

（f） 小鼠清醒及麻醉狀況下呼吸速率測定圖。

　　參考文獻:

　　Benhao Li+, Lingfei Lu+, Mengyao Zhao, Zuhai Lei, Fan Zhang*. Efficient 1064-nm NIR-II Excitation Fluorescent Molecular Dye for Deep-tissue High-resolution Dynamic Bioimaging. Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57(25), 7483-7487.