NIR-II比率型納米探針實現(xiàn)原位無創(chuàng)監(jiān)測肝纖維化及NO氣體治療過程

本文要點：開發(fā)了一個智能的NIR-II比率成像納米平臺LnNRs@mSiO2-RBS，用于同時診斷肝纖維化和基于NO氣體的肝纖維化療法的第二近紅外（NIR-II）比例熒光成像。作者的研究表明，纖維化小鼠肝臟中增強的NIR-IIa熒光信號可用于肝纖維化的非侵入性早期檢測。此外，該納米平臺還具有用于治療肝纖維化的高效NO氣體釋放和980 nm激光激活的1532 nm發(fā)射，可以減輕和逆轉肝纖維化。重要的是，成功地進行了NO治療過程中體內(nèi)NIR-II比率成像，為觀察NO氣體對肝纖維化的治療效果提供了一種高度準確、靈敏和創(chuàng)新的方法。

 

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在此，本文首次開發(fā)了一種智能NIR-II比例光學成像和NO釋放納米平臺，用于實時檢測肝纖維化和NO氣體治療過程的比例成像。在808 nm激光照射下，內(nèi)源性脂褐素色素的NIR-IIa信號（1000-1400 nm）增加用于肝纖維化的無創(chuàng)早期診斷。此外，所設計的納米平臺實現(xiàn)了980 nm激光照射下肝纖維化氣體治療的按需NO釋放。NO氣體處理后，NaYF內(nèi)源性脂褐素在NIR-IIa區(qū)域的強度降低，NIR-IIb發(fā)光（1532 nm）增加： Gd/Yb/Er 可形成自校準參考信號，用于比率成像（I980 nm EX/I808 nm EX）的 NO 氣體治療過程。這些發(fā)現(xiàn)為肝纖維化治療效果的無創(chuàng)監(jiān)測和比例可視化提供了一種有效的工程策略。

 

在980nm激光激發(fā)下，LnNRs不僅表現(xiàn)出強烈的綠色和紅色光，用于激活光響應的RBS以釋放NO氣體，而且還具有優(yōu)異的NIR-IIb發(fā)射（1532nm，圖1i）。

 

 

在成功制備納米探針后，如圖2b，在功率密度為1.5W/cm2的980nm激光照射下，NO的釋放量可達1.38μM。圖2c，證明了可以通過打開/關閉激發(fā)光使NO按需釋放。圖2d所示，未經(jīng)處理的細胞無NO產(chǎn)生，在980nm激光照射下，LnNRs@mSiO2-RBS處理的細胞觀察到強綠色熒光信號，表明細胞內(nèi)產(chǎn)生了NO。這些發(fā)現(xiàn)說明了LnNRs@mSiO2-RBS的有效細胞攝取和在980nm激光照射下成功的原位NO釋放。

圖3  (a)肝纖維化NO氣體治療的比率可視化示意圖 (b) 肝纖維化小鼠NIR-IIa成像 (c) 相應的NIR-IIa信號強度(d) NO氣體治療的NIR-II比率熒光成像 (e) 相應熒光強度 (f) 相應比率熒光信號強度

 

如圖3b、c，在注射CCl4后1周至8周，因為損傷的肝組織產(chǎn)生內(nèi)源性NIR-IIa發(fā)射性脂褐素，NIR-IIa信號（1000nm-1400nm）逐漸增強。通過細胞實驗與H&E染色研究結果表明LnNRs@mSiO2-RBS納米探針具有良好的生物相容性和生物安全性。圖3d顯示，在NO氣體處理后，808nm激發(fā)的NIR-IIa發(fā)光強度顯著降低，表明肝纖維化減輕，而980nm激發(fā)的NIR-IIb信號（1532 nm）增強。因此，比率熒光成像（I1532nm，Ex980nm/I1000-1400nm，Ex808nm）可用于肝纖維化中基于NO氣體的治療的可視化評估。

 

圖4b所示，在肝纖維化小鼠中觀察到明顯的NIR-IIa熒光信號，NO氣體治療后肝纖維化小鼠的肝臟區(qū)域沒有明顯的NIR-IIa熒光信號，這表明NO氣體可以有效逆轉肝纖維化。圖4c顯示，NO氣體治療后，肝臟呈深紅色，與健康肝臟相似。這些發(fā)現(xiàn)表明，作者開發(fā)的納米探針可用于肝纖維化的非侵入性早期檢測和NO氣體治療過程的比率可視化。

綜上所述，本文開發(fā)了一種智能NIR-II比例成像和NO釋放納米平臺LnNRs@mSiO2-，用于實時監(jiān)測肝纖維化和原位可視化NO氣體療法。研究表明，纖維化小鼠肝臟中增強的NIR-IIa熒光信號可用于肝纖維化的非侵入性早期檢測。此外，980 nm激光觸發(fā)的NO氣體療法對肝纖維化表現(xiàn)出顯著的治療效果，可以緩解和逆轉肝纖維化。重要的是，成功進行了 NO 治療過程的體內(nèi)NIR-II 比率成像，為可視化 NO 氣體對肝纖維化的影響提供了一種高度準確、靈敏和創(chuàng)新的方法。因此，我們的研究結果為實現(xiàn)治療結果的實時預測和高特異性和靈敏度的精確肝纖維化治療提供了機會。

 

參考文獻

Jiang, M.; Ma, Q.; Huang, J.; Bi, S.; Zeng, S., NIR-II emissive nanoprobe for non-invasive monitoring of liver fibrosis and in-situ ratiometric visualization of NO gas-based therapy process. Chemical Engineering Journal 2023, 475.

 

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