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

本文要點(diǎn)：開發(fā)了一個(gè)智能的NIR-II比率成像納米平臺(tái)LnNRs@mSiO2-RBS，用于同時(shí)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(qiáng)的NIR-IIa熒光信號(hào)可用于肝纖維化的非侵入性早期檢測(cè)。此外，該納米平臺(tái)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(zhuǎn)肝纖維化。重要的是，成功地進(jìn)行了NO治療過程中體內(nèi)NIR-II比率成像，為觀察NO氣體對(duì)肝纖維化的治療效果提供了一種高度準(zhǔn)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(xué)成像和NO釋放納米平臺(tái)，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)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(hào)（1000-1400 nm）增加用于肝纖維化的無創(chuàng)早期診斷。此外，所設(shè)計(jì)的納米平臺(tái)實(shí)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(qiáng)度降低，NIR-IIb發(fā)光（1532 nm）增加： Gd/Yb/Er 可形成自校準(zhǔn)參考信號(hào)，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(cè)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(qiáng)烈的綠色和紅色光，用于激活光響應(yīng)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(dá)1.38μM。圖2c，證明了可以通過打開/關(guān)閉激發(fā)光使NO按需釋放。圖2d所示，未經(jīng)處理的細(xì)胞無NO產(chǎn)生，在980nm激光照射下，LnNRs@mSiO2-RBS處理的細(xì)胞觀察到強(qiáng)綠色熒光信號(hào)，表明細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生了NO。這些發(fā)現(xiàn)說明了LnNRs@mSiO2-RBS的有效細(xì)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(yīng)的NIR-IIa信號(hào)強(qiáng)度(d) NO氣體治療的NIR-II比率熒光成像 (e) 相應(yīng)熒光強(qiáng)度 (f) 相應(yīng)比率熒光信號(hào)強(qiáng)度

 

如圖3b、c，在注射CCl4后1周至8周，因?yàn)閾p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(hào)（1000nm-1400nm）逐漸增強(qiáng)。通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)與H&E染色研究結(jié)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(qiáng)度顯著降低，表明肝纖維化減輕，而980nm激發(fā)的NIR-IIb信號(hào)（1532 nm）增強(qiáng)。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(píng)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(hào)，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(hào)，這表明NO氣體可以有效逆轉(zhuǎn)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(cè)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(tái)LnNRs@mSiO2-，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(qiáng)的NIR-IIa熒光信號(hào)可用于肝纖維化的非侵入性早期檢測(cè)。此外，980 nm激光觸發(fā)的NO氣體療法對(duì)肝纖維化表現(xiàn)出顯著的治療效果，可以緩解和逆轉(zhuǎn)肝纖維化。重要的是，成功進(jìn)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(duì)肝纖維化的影響提供了一種高度準(zhǔn)確、靈敏和創(chuàng)新的方法。因此，我們的研究結(jié)果為實(shí)現(xiàn)治療結(jié)果的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)和高特異性和靈敏度的精確肝纖維化治療提供了機(jī)會(huì)。

 

參考文獻(xiàn)

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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