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复旦大学张凡教授：新型NIR-II有机小分子染料用于动物血流动态成像
发布时间：2020-09-02     作者：harry   分享到：
保护淋巴管嵌套巡环程序性于优良的任务程序，是生态学机器有赖于经营的大多生活条件，所以说对淋巴管嵌套巡环程序性通过实时路况监视兼有至关重要的意义。在血浆监视期间中，并不是是想要在独立时期点通过的gif信息三维显像，更是想要对真的是真实感时路况无创基因检测基因检测的gif信息监视。在淋巴管监视期间中，并不是是想要在独立时期点通过的gif信息三维显像，更是想要对真的是真实感时路况无创基因检测基因检测的gif信息监视。与一般的近红外任务栏图标（780-900 nm）比起，近红外二区（NIR-II; 1000-1700 nm）磁学生态学荧光三维显像技术设备可构建更为重要的信噪比和生态学组织结构透过深入。而生物碳肥料原子核检测器正是因为兼有对比原子核量较小，方便新陈代谢，生态学致毒低等好处，针对于的前景的生态学医疗仪器导出兼有更广的成长性。阶段其实生物碳肥料NIR-II荧光检测器已被丰富通讯稿使用在活体三维显像，因此主要是因为其淋巴管嵌套巡环半衰期较短（约5-60分种），無法构建gif信息生理问题期间的间隔评估。


【成果简介】
近日，复旦大学化学系张凡教授团队以2-苯基吲哚等为原料，通过两步反应可高产率（90%）合成更大吸收和发射波长均大于1000 nm的水溶性近红外成像探针LZ-1105。该分子内芳香母核上扭转的吲哚环提供了较大的空间位阻，端基上含有的四个磺酸根基团进一步赋予了LZ-1105较高的水溶性。同时，该团队利用密度泛函理论解释了LZ-1105有机小分子的电子特性和类似化合物LZ系列分子的光谱差异及规律，为NIR-II有机小分子探针的设计与合成提供了思路。动物实验结果表明，LZ-1105与血液中的纤维蛋白原特异性结合形成复合物，增强了荧光量子产率（1.46%）。同时，该分子具有较长的血液循环时间（半衰期为3.2小时）。在1064 nm激光器激发下，LZ-1105可对小鼠脑部、腿部血管和腘窝淋巴管进行高穿透深度、高分辨率、高信噪比的静态NIR-II荧光成像。此外，由于其具有较长的血液半衰期，LZ-1105被进一步应用于小鼠下肢血管缺血再灌注，颈动脉血栓溶栓过程以及血脑屏障开启和关闭过程等生理变化的实时动态监控，并对此类血管相关疾病的血流速度进行定量分析。这为后续血管类疾病的实时监控与个性化**打下了坚实的基础。研究成果以“Organic NIR-II Molecule with Long Blood Half-Life for In Vivo Dynamic Vascular Imaging”发表在**期刊Nature Communications上，张凡教授为该论文通讯作者，已毕业博士生李本浩和博士生赵梦瑶为论文共同作者。该工作得到了复旦大学化学系、复旦大学**材料实验室、聚合物分子工程国家重点实验室、上海市分子催化与功能材料重点实验室、国家重大研究计划项目、国家自然科学基金杰出青年基金、上海市科学技术委员会重点基础研究项目的大力支持。同时，该课题得到了上海交通大学附属第六人民医院的大力帮助。
【图文导读】
图一、LZ-1105的光学特性及其与ICG体内近红外成像的对比
（a）LZ-1105的炼制自驾路线。
（b）LZ-1105在PBS中的归一化消除和荧光程度。插图图片：LZ-1105（10 μM）在PBS中的NIR-II荧光图片。
（c）LZ-1105和ICG在1064 nm和808 nm智能机械促进下的荧光抗弯强度。插画：小鼠血中中LZ-1105和ICG的NIR-II荧光画像。
（d-e）（d）、LZ-1105和ICG的NIR-II图面、归一化信息抗压强度和半峰宽比。
（f-j）用LZ-1105或ICG肌注裸鼠（脑）和脱毛ICR小鼠（n = 3）（腮腺设计和后肢）脑（f）、后肢（h）和腮腺设计（j）的无创基因检测NIR-II荧光图文。
（g-k）沿脑（f）、后肢（h）和淋巴结整体（j）橘红色虚线的荧光密度地理分布（点）和高斯曲线拟合（线）。
图二、LZ-1105和ICG的药代动力学和血液滞留
（a-c）静脉注入注入LZ-1105和ICG后，小鼠肢体（a）、大脑皮层（b）和后肢（c）的不一样耗时NIR-II影像。
（d）LZ-1105和ICG给药小鼠在（b）和（c）的黄蓝虚线处的应当讯号游戏 背景比（SBR）都能够间发生变化。
（e）LZ-1105和ICG给药小鼠的血液循环（%ID g−1）随时间变化。
（f）LZ-1105小鼠24个钟头内尿减少小便曲线方程。
（g）LZ-1105和ICG在不同于提高和长通滤波器下的NIR-II数据力度。
（h）用20 oC恒温滴定量热法（ITC）测定了LZ-1105和ICG与牛血清白蛋白（BSA）和牛纤维蛋白原的结合参数。
图三、后肢缺血再灌注的实时NIR-II成像
（a）血管痉挛再灌装步骤示意愿图。
（b）如下图右图右图，在各种精力点用LZ-1105开始脑供血不足再灌装的NIR-II生物制品成相。
（c）依次在被夹到1、4、8和12 h后，当做时间段函数公式的前、采和结速地点处的血液流动所由的相关远距离。
图四、颈动脉溶栓过程的实时NIR-II成像
（a）溶栓过程中的关心图。
（b）LZ-1105在资产重组组织结构纤溶酶原成功激活剂（rt-PA）注塑的多种用时点对颈冠状动脉展开NIR-II菌物显像。
（c）在溶栓的过程 中可以恢复血液流动量与用时的变量问题。
图五、实时无创NIR-II成像监测血脑屏障的开启和关闭
（a）于数据监测BBB进入布置和医治的NIR-II显像布置的提示图。
（b）有差异时候点（n = 3）整合mri（FUS）和微泡工作左右小鼠脑的NIR-II图像文件。
（c-d）黄绿色和紫方框对照的归一化一般信息挠度随时随地间的变换。
图六、LZ染料的密度泛函理论计算
（a）LZ纺织染料的化学物质结构特征。
（b）据LZ纺织染料的推广S1代数结构设计，生成了HOMO和LUMO图。
（c）LZ染色剂基态如何构型的seo。
【结论展望】
肯定，这些操作讲述没事种小分子结构有机会LZ-1105，以达到迅速、无创dna、100粪便率和进行的微微动脉血官能学成相。LZ-1105还具有长期限的鲜血循环系统和NIR-II页面的激活和发，可于信息微微动脉血官方式的静态式的或将持续成相，以及后肢动脉血官痉挛再灌入、颈主动脉溶栓和小鼠BBB的短时间来和完全恢复。该措施可于信息发展和监测器大量的微微动脉血官有关的状况，为小节肢动物微微动脉血官有关的妇科疾病的病发规则展示 新的的研究方法手段。
文章环节：Organic NIR-II molecule with long blood half-life for in vivo dynamic vascular imaging ( Nature Communications, 2020, DOI: 10.1038/s41467-020-16924-z)
【课题组简介】
张凡，副专家，医生生讲师，地区优秀年轻物理学债卷获取者、中组部年轻拔尖金融人才库。200八年获北大高中高中耐腐蚀上的系理学医生本科学位（讲师：赵东元工程院科学院院士）。2008-2020年美利坚共和国加州高中圣塔芭芭拉分校耐腐蚀上的与怪物耐腐蚀上的系医生后（讲师：Galen Stucky工程院科学院院士）。2020年3月用北大高中高中金融人才库引才计划方案任耐腐蚀上的系副学习员、医生生讲师，2010年和谐揭牌北大高中-陶氏耐腐蚀上的携手学习机构，任学习机构副领导，201四年底着手任耐腐蚀上的系副专家。
张凡先生重点任职于希土近红外荧光纳米级探头和可挥发原子核探头的的设计制成及海洋生物学分子生物学学的诊断探究分析。发稿SCI整形医学文范文100余篇，多页发稿在Nat. Nanotechnol (1篇)，Nat. Commun（5篇），J. Am. Chem.Soc.（8篇），Angew. Chem. Int. Ed.（12篇），Adv. Mater. (6篇），Nano. Lett. (5篇）等海洋生物学物理化学式相关联世界联盟过硬杂志中文核心期刊杂志杂志上发稿一一系列有影向的探究整形医学文范文，插入超出13000次，H index 62。22篇整形医学文范文当选ESI高被引整形医学文范文，201八年当选科睿唯安**高被引专家学者。撰写论文发稿商英文音标科研论文2部（国外皇室物理化学式会发稿商社和法国Springer-Nature发稿商社）。取得教肓部肯定科学课一级奖、侯德榜精细化工网络奖、武汉市网络发展奖等奖、武汉市年轻人人才网络奖等荣誉证书。直接兼任世界联盟杂志中文核心期刊杂志杂志Frontiers in Chemistry (Nanoscience Section)（影向成分4.312）来执行总编，Particle & Particle systems characterization 世界联盟杂志中文核心期刊杂志杂志科研杂志中文核心期刊杂志杂志编委 （影向成分4.384）。