Ag掺杂HgS量子点:一种pH调谐的近红外Ⅱ区荧光纳米探针

近红外荧光特别是近红外Ⅱ区(1000~1700nm)荧光在生物体内具有高组织渗透率、高时空分辨率、低背景荧光干扰和低光损伤的特点,因此发展水溶性与生物相容性良好、量子产率高的长波段近红外荧光探针意义重大。本研究制备了不同荧光发射的Ag掺杂HgS量子点(HgAgS量子点)。在不同pH溶液中制备的HgAgS量子点荧光发射峰位于近红外Ⅱ区,且呈现规律性变化;随pH的增大,HgAgS量子点荧光发射峰先红移而后蓝移,发射波长在pH 6时达到最大1110 nm;原子吸收光谱表明在不同pH溶液中制备的HgAgS量子点, Ag的掺杂量(Ag/Hg比值)呈现出与荧光发射峰相同的规律性变化,证明通过pH调控Ag的掺杂量从而调谐荧光发射峰的位置。HgAgS量子点的量子产率随pH先增加后降低,在pH 7时达到最大13.23%(λem=1100nm)。细胞毒性实验表明Ag的掺杂量对HgAgS量子点的细胞毒性无明显影响,在1~50μg/L浓度范围内均无明显细胞毒性。本研究结果不仅为体内进行近红外荧光成像提供了基础研究数据,而且为荧光纳米探针的设计与制备提出了新的见解。

水溶性近红外Ⅱ区荧光Ag2Te量子点的合成

量子点具有独特的光学性质,在生物医学领域有着广泛的应用. Ag2Te作为Ⅰ-Ⅵ族量子点中的一员,因具有生物毒性小和带隙窄等优势而备受关注,但是目前直接合成水溶性Ag2Te量子点的方法较少,而且可调节的荧光发射波长范围有限.本文提出了一种合成荧光发射波长位于近红外Ⅱ区窗口的水溶性Ag2Te量子点的新方法.该方法以硝酸银为银前体, N-乙酰-L-半胱氨酸为配体,碲前体利用硼氢化钠还原亚碲酸钠得到,反应条件温和(室温、大气氛围)且不涉及有毒的有机试剂,绿色环保.通过进一步的阳离子处理钝化其表面缺陷,可以得到尺寸均一的超小粒径水溶性Ag2Te量子点,量子点的荧光发射波长为1160 nm,量子产率为8.0%(以IR26染料为参照).该方法所合成的Ag2Te量子点具有良好的生物相容性,注入小鼠体内后能观察到明显的近红外荧光,具有进一步生物应用的潜力.

pH敏感的PLGA包覆Ag_(2)S团簇用于近红外Ⅱ区荧光引导的肝癌手术切除

通过共沉淀法和化学键偶联技术制备出肝癌靶向的pH敏感的装载Ag_(2)S的聚乳酸-羟基乙酸(SP94-PLGA@Ag_(2)S)纳米粒子,将其用于近红外(NIR)Ⅱ区荧光引导的肝癌手术切除。体内外实验结果表明,在酸性条件下(pH 6.5),SP94-PLGA@Ag_(2)S纳米粒子会发生降解,导致Ag_(2)S纳米粒子间距增大,荧光恢复(荧光强度百分比从20%恢复到100%),能够实现肝癌组织与正常组织的精准区分。此外,注射SP94-PLGA@Ag_(2)S纳米粒子后,在近红外Ⅱ区荧光手术导航设备的辅助下,可实现肝癌的有效切除,大大延长了荷瘤小鼠的生存周期(术后60 d生存率由传统手术组的40%提高到了90%),可有效降低术后复发率。

近红外Ⅰ/Ⅱ区荧光成像技术在肝胆胰外科中的应用现状与展望

近红外荧光成像技术是临床应用的热点,主要用于血管成像、神经成像、细胞示踪、肿瘤手术导航。近红外Ⅰ区荧光成像技术在肝胆胰外科中已广泛使用,与之相比,近红外Ⅱ区荧光成像技术在活体层面具有更高的清晰度和更深的组织穿透能力,较低的组织吸收性,对位于身体深部肿瘤如胰腺肿瘤成像效果更佳。近红外荧光成像技术为肿瘤早期诊断、术中切缘阴性、微小转移灶识别等带来了新方向、新希望。本文就近红外Ⅰ/Ⅱ区荧光成像技术在肝胆胰外科中的应用现状与展望进行讨论。

Ag_(2)S基近红外Ⅱ区荧光量子点的水相合成优化探究

具有近红外Ⅱ区荧光的Ag_(2)S量子点(QDs)因具有带隙窄、Stokes位移大及光稳定性好等优点而在生物成像领域具有广阔应用前景.然而,传统有机相合成的Ag_(2)S量子点水溶性与生物相容性较差,而水相合成Ag_(2)S量子点的荧光又很难到近红外Ⅱ区,这严重制约了Ag_(2)S量子点的生物医学应用推广.因此,优化探究具有近红外Ⅱ区荧光发射的Ag_(2)S基量子点的水相合成方法具有重要意义.采用核掺杂ZnS、表面阳离子(Zn_(2)+)改性以及调控表面配体制备出一系列Ag_(2)S基量子点,发现核掺杂和表面阳离子改性均使Ag_(2)S基量子点的荧光呈现剂量依赖性蓝移;而将表面配体由树枝状短链(Captopril)更换为长直链(11-巯基十一烷酸,MUA)时,Ag_(2)S基量子点的发射峰红移至1105 nm(近红外Ⅱ区)且半峰宽更窄.本研究发现,相比核掺杂和表面阳离子改性,优化表面配体更容易在水相中制备出具有近红外Ⅱ区荧光的Ag_(2)S基量子点.本工作为近红外荧光量子点的水相合成及优化提供了基础研究数据.

金纳米棒在NIR-Ⅱ区光热治疗中的研究进展

光热疗法(PTT)在癌症治疗领域是一种非常有前途的治疗方法.综述了近红外(NIR)光活化金纳米棒(Au NRs)在光热协同治疗肿瘤方面的最新进展.介绍了其在近红外一区(NIR-I)和近红外二区(NIR-Ⅱ)的光热潜力,及其在NIR-Ⅱ的窗口协同化学疗法(CT)、光动力学疗法(PDT)、化学动力学疗法(CDT)在对癌症的多模式治疗中的应用.此外,还讨论了该领域存在的挑战,为开发新型的NIR-Ⅱ光热剂提供了思路.

近红外二区荧光活体成像在细胞示踪上的应用进展

近红外二区(second near-infrared,NIR-Ⅱ)光因其高组织穿透性及低组织吸收性而得到业内的广泛关注,其荧光成像应用包括血管成像、神经成像、细胞示踪等,其中活体细胞示踪致力于研究细胞的运动轨迹,进而探究体内病理生理过程以寻找治疗方案。肿瘤细胞的示踪可以明确了解其转移并辅助外科手术;干细胞及免疫细胞的示踪可以为细胞治疗法的优化提供有力的依据。本文根据不同的细胞类型进行分类,详细介绍了近年来NIR-Ⅱ荧光成像在细胞示踪上的应用进展,并就现有技术的不足及今后的研究展望展开讨论。

用于深层组织光学成像的荧光探针与成像技术

对用于深层组织成像的探针和自适应光学成像技术的最新研究进展进行了综述,旨在为生命科学和跨学科的研究提供了一个新的思路和视角。首先,对发射光波长在近红外-Ⅱ区的荧光、生物发光、化学发光和长余辉发光的探针进行了阐述,同时,对直接波前传感方法实现快速测量和校正波畸变,以及间接波前传感方法实现校正复杂光学像差的相关技术进行了概述。上述技术和方法的不断更新,使得光学成像能够成功地穿透更深层的组织,减少背景噪声以获得更高的成像质量。

硫化铅量子点的结肠癌近红外Ⅱb区荧光成像研究

近红外Ⅱb区(near-infrared-Ⅱb,NIR-Ⅱb,1500~1700 nm)荧光因长发射波长,在穿透生物组织时可显著降低光散射及组织自发荧光的干扰,实现更深层影像及更高的空间分辨率。采用硫化铅(PdS)制备了一种NIR-Ⅱb荧光量子点(quantum dots,QDs)。通过控制PbS核的大小调整PbS QDs的发射波长,并采用阳离子交换法生成硫化镉(CdS)壳层,合成核壳结构的PbS/CdS量子点(core/shelled lead sulfide/cadmium sulfide quantum dots,CSQDs)。通过对CSQDs表面进行聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)修饰,提高CSQDs在水溶液中的稳定性。经PEG修饰的CSQDs(PEG-CSQDs)荧光发射峰为~1550 nm,量子效率为7.2%。动物实验经复旦大学药学院实验动物伦理委员会(IACUC)批准。静脉注射PEG-CSQDs 2 h后,可实现对小鼠荷CT26-Luc原位结肠癌模型肿瘤区域清晰的NIR-Ⅱb荧光成像。原位肿瘤与周边正常组织的荧光信号强度比为42.3,转移肿瘤与周边正常组织的荧光信号强度比为22.3。可检测原位瘤的尺寸为3.4 mm×2.5 mm,转移瘤的尺寸为1.2 mm×0.9 mm,并能够准确地指导手术切除肿瘤。本研究所制备的PEG-CSQDs为结肠癌的早期诊断和指导手术切除提供了新方法。

近红外小动物活体荧光成像系统的研制

小动物活体荧光成像系统是研究现代生物医学的有力手段之一,但是现有的荧光成像系统穿透深度低、信噪比不高,严重制约了荧光成像技术在生物医学中的应用。利用近红外Ⅱ区光(1000～1350nm)在生物组织中的穿透深和成像信噪比高的特点,研制出了一套高性能的近红外小动物活体荧光成像系统。模拟实验表明:该系统具有信噪比高(57dB)和穿透深度深(大于10mm)的特点。通过利用该近红外小动物活体荧光成像系统对静脉注射有Ag2S量子点(荧光发射波长为1200nm)的小鼠进行观察,获得了小鼠全身血管网络及深层组织器官的高分辨率图像。

吲哚菁绿用于外科术中神经显影的现状与展望

神经保护在外科手术中具有重要意义,与围手术期安全性及生理功能密切相关。以吲哚菁绿(ICG)为代表的近红外荧光示踪剂已广泛应用于临床。既往研究多围绕ICG的肿瘤成像与淋巴示踪功能,本文将回顾ICG在导航外科领域的应用历程,梳理ICG在术中神经显影与保护方面的临床证据,侧重于总结ICG神经显影的原理、给药方式及观察窗,展望ICG衍生类新型示踪剂、ICG近红外Ⅱ区(NIR-Ⅱ)成像等临床应用前景。

脑神经活动光学显微成像技术

大脑包含数亿至数千亿的神经元以及更为复杂的神经突触连接网络,是生物体中最复杂的器官.脑科学是21世纪以来最重要的前沿新兴学科之一,它的兴起标志着人类在认识自我、探索智慧和意识的本质中进入了一个新时代.在活体中对大脑神经活动进行长时间、大视野、高时空分辨率的观测,是解析大脑功能的关键.光学显微成像技术以其时空分辨率高,光学探针的特异性和多样性等优势,成为了脑神经活动研究的重要工具.针对大脑的高度散射、高速神经信号传递、超大神经元规模、精细突触连接结构等特性以及自由活动动物的脑神经活动观测需求,本文将从超深、超快、大视场、超分辨、微型化5个发展方向,概述包括多光子、红外二区、光声、光片、结构光以及自适应光学在内的多种光学显微成像技术在脑神经活动显微观测领域的发展进展及前沿动态,并展望脑神经活动光学显微成像技术的未来发展方向与前景.