本文要點(diǎn):亞甲基藍(lán)(MB)是美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的一種造影劑,其供體-受體(D−A)結(jié)構(gòu)與含羰基的氮雜環(huán)結(jié)合。MB可以通過(guò)質(zhì)子化轉(zhuǎn)化為MBH(質(zhì)子化MB),這不僅誘導(dǎo)熒光發(fā)射從第一個(gè)近紅外窗口(NIR-I,650−950 nm)紅移到第二個(gè)近紅外窗(NIR-II,1000−1700 nm),而且實(shí)現(xiàn)了ACQ到AIE的轉(zhuǎn)換。MB已在具有極低pH值(<1)的高酸血癥成像中被成功證明。
亞甲藍(lán) (MB) 是含有含羰基雜環(huán)結(jié)構(gòu)的典型供體-受體 (D-A),通過(guò)氮雜環(huán)受體的質(zhì)子化來(lái)加強(qiáng) MB 的 D-A 相互作用,從而產(chǎn)生紅移發(fā)射。MB可以在受體質(zhì)子化下產(chǎn)生MBH(質(zhì)子化MB)。與MB相比,MBH的吸收峰和發(fā)射峰發(fā)生紅移(圖1A,D)。MBH的熒光發(fā)射峰為930 nm,紅移了232 nm(MB的峰為698 nm)。MBH在808nm激光照射下表現(xiàn)出出色的光穩(wěn)定性。由于質(zhì)子化受體加強(qiáng)了D-A相互作用,當(dāng)MB分子的受體發(fā)生質(zhì)子化時(shí),熒光發(fā)射峰可以從NIR-I光譜范圍紅移到NIR-II光譜范圍。
圖1. 亞甲藍(lán)(MB)和質(zhì)子化亞甲基藍(lán)(MBH)的光學(xué)特性
此外,還研究了MB和MBH在二氯甲烷和二氯甲烷/正己烷混合物中的光致發(fā)光行為。MB在稀二氯甲烷溶液中表現(xiàn)出較強(qiáng)的信號(hào),隨著正己烷體積的增加而降低(fhex)從10%到90%。MB表現(xiàn)出典型的聚集引起的淬滅(ACQ)現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)MB分子在不同比例的正己烷和二氯甲烷混合物體系聚集成顆粒,導(dǎo)致MB熒光強(qiáng)度下降(圖1B和C)。當(dāng)fhex從10%增加到70%時(shí),MBH的熒光增強(qiáng),但當(dāng)fhex從80%進(jìn)一步增加到90%時(shí),MBH的熒光消失。紅線是以不同正己烷和DCM混合系統(tǒng)比例聚集的MBH分子的DLS測(cè)量結(jié)果。DLS測(cè)量結(jié)果表明,當(dāng)正己烷和DCM混合體系的比例增加到40%以上時(shí),形成了納米級(jí)聚集體,當(dāng)正己烷和DCM混合體系的比例增加到80%時(shí),形成納米級(jí)聚集體,達(dá)到∼400 nm的流體動(dòng)力學(xué)直徑,這與熒光測(cè)量的趨勢(shì)一致(圖1F中的黑線)。MBH分子以不同比例的正己烷和二氯甲烷混合物體系聚集成顆粒,導(dǎo)致MBH熒光強(qiáng)度增加(圖1E和F),進(jìn)一步證實(shí)了MBH的AIE性質(zhì)。這些結(jié)果表明,通過(guò)MB分子中受體的質(zhì)子化實(shí)現(xiàn)了ACQ到AIE的轉(zhuǎn)變。更重要的是,其類(lèi)似物中普遍存在MB分子受體質(zhì)子化后的NIR-II熒光發(fā)射特性和AIE活性,這為實(shí)現(xiàn)ACQ-AIE轉(zhuǎn)化提供了新的策略。
胃液pH值小于1可引起高酸血癥(正常胃液呈酸性,pH值為1.5~3.5)。目前有可見(jiàn)和近紅外熒光探針可用于檢測(cè)胃酸的高分泌,但不能用于體內(nèi)檢測(cè)。與可見(jiàn)光和NIR-I成像相比,NIR-II熒光成像具有較高的空間分辨率和成像對(duì)比度。本研究中進(jìn)行了一個(gè)初步的實(shí)驗(yàn),以評(píng)估具有激活NIR-II熒光的刺激響應(yīng)性MBH探針在體內(nèi)檢測(cè)胃酸高分泌。此外,MB無(wú)毒,并經(jīng)FDA批準(zhǔn)。如圖2所示,當(dāng)小鼠胃酸分泌正常時(shí),通過(guò)灌胃方法給予MB,胃中沒(méi)有NIR-II熒光信號(hào)(圖2A–C)。隨后,向小鼠胃內(nèi)注射鹽酸,作為胃酸高分泌的動(dòng)物模型。NIR-II熒光信號(hào)在胃內(nèi)緩慢出現(xiàn)(圖2D–F)。當(dāng)給予小鼠小蘇打以中和多余的胃酸時(shí),NIR-II熒光信號(hào)消失(圖2H)。然而,胃的NIR-I熒光信號(hào)幾乎沒(méi)有任何變化,并且在整個(gè)操作過(guò)程中保持高背景熒光信號(hào),因?yàn)樽鳛闊晒庑盘?hào)的NIR-I圖像具有較短的波長(zhǎng),并且在很大程度上被自體熒光掩蓋(圖2G)。監(jiān)測(cè)小鼠喂MB后體重的變化,評(píng)價(jià)其健康狀況;結(jié)果表明,體重變化不大,說(shuō)明MB的生物安全性。因此,這些結(jié)果表明,具有可激活NIR-II熒光的MBH探針不僅能夠提供更好的活體胃成像,而且能夠提供高氯酸血癥疾病檢測(cè)的準(zhǔn)確性和治療過(guò)程的監(jiān)測(cè)。
總結(jié):
參考文獻(xiàn)
Deng G, Zhang S, Peng X, et al. Methylene Blue: An FDA-Approved NIR-II Fluorogenic Probe with Extremely Low pH Responsibility for Hyperchlorhydria Imaging[J]. Chemical & Biomedical Imaging, 2024.
⭐️ ⭐️ ⭐️
近紅外二區(qū)小動(dòng)物活體熒光成像系統(tǒng) - MARS
NIR-II in vivo imaging system
高靈敏度 - 采用Princeton Instruments深制冷相機(jī),活體穿透深度高于15mm
⭐️ ⭐️ ⭐️
恒光智影
上海恒光智影醫(yī)療科技有限公司,被評(píng)為“國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)”,榮獲“科技部重大儀器專(zhuān)項(xiàng)立項(xiàng)項(xiàng)目”,上海市“科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”科學(xué)儀器領(lǐng)域立項(xiàng)單位。
恒光智影,致力于為生物醫(yī)學(xué)、臨床前和臨床應(yīng)用等相關(guān)領(lǐng)域的研究提供先進(jìn)的、一體化的成像解決方案。
與基于可見(jiàn)光/近紅外一區(qū)的傳統(tǒng)熒光成像技術(shù)相比,我們的技術(shù)側(cè)重于近紅外二區(qū)范圍并整合CT, X-ray,超聲,光聲成像技術(shù)。
可為腫瘤藥理、神經(jīng)藥理、心血管藥理、大分子藥代動(dòng)力學(xué)等一系列學(xué)科的科研人員提供清晰的成像效果,為用戶(hù)提供前沿的生物醫(yī)藥與科學(xué)儀器服務(wù)。