近紅外二區(qū)生物成像材料研究進(jìn)展

1、:www.paper.1中國中國科技論文在線科技論文在線近紅外二區(qū)生物成像材料研究進(jìn)展近紅外二區(qū)生物成像材料研究進(jìn)展#吳必應(yīng)，黃矗鑫，楊涵，周小菊（武漢大學(xué)藥學(xué)院，武漢430071）5基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（81573383）；國家自然科學(xué)基金青年基金（81402882）作者簡(jiǎn)介：吳必應(yīng)（1991），男，碩士研究生，主要研究方向：分子影像學(xué)通信聯(lián)系人：周小菊（1975），副教授、碩導(dǎo)，主要研向：智能納米載體.Email:xjzhou

2、@whu.摘要摘要：分子影像探針廣泛應(yīng)用于淺層導(dǎo)向性生物成像，在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著極為重要的地位。近紅外技術(shù)通過減少自身散射，降低生物組織吸收和避免自熒光效應(yīng)，能實(shí)現(xiàn)良好的成像。近紅外光譜分為一區(qū)（650nm900nm，NIR1）和二區(qū)（10001700nm，NIRⅡ）。目前經(jīng)過美國FDA批準(zhǔn)的近紅外一區(qū)成像試劑有吲哚菁綠（IndocyanineGreen，ICG）和亞甲基藍(lán)（Methyleneblue），由于有散射效應(yīng)導(dǎo)致應(yīng)用深度有限，

3、二者的使用有較多限制。相較于10近紅外一區(qū)，近紅外二區(qū)擁有更低的散射，更少的組織吸收性以及更低的組織自熒光等優(yōu)點(diǎn)，近幾年來受到越來越多的重視。本文將按照熒光材料的類型對(duì)新型的近紅外二區(qū)成像技術(shù)進(jìn)行分類綜述，并就這些材料的自身特點(diǎn)和近紅外二區(qū)成像研發(fā)趨勢(shì)進(jìn)行總結(jié)和探討。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：藥物化學(xué)；分子影像學(xué)；近紅外二區(qū)成像中圖分類號(hào)中圖分類號(hào)：R915DevelopmentofNIRⅡBioimagingMaterialsResearchWU

4、BiyingHUANGChuxinYANGHanZHOUXiaoju20(SchoolofPharmceauticalScienceWuhanUniversityWuhan430071)Abstract:Molecularimagingprobeshavebeenwidelyusedinshallowguidedbioimagingithasplayedanextremelyimptantroleinclinicalmedicine.B

5、yreducingselfscatteringdecreasingtissueabsptionavoidingselffluescenceeffectnearinfrared(NIR)technologycanachieveagoodimaging.Thenearinfraredcouldbedividedintothefirstnearinfraredwindow(NIRⅠ650nm900nm)25thesecondnearinfra

6、redwindow(NIRⅡ1000nm1700nm)towparts.TheUSFDAhasapprovedIndocyanineGreen(ICG)MethyleneBlue(MB)astowNIRⅠimagingagents.Howevertherearemultiplelimitationsontheirapplicationsduetotheirlowefficientdepthcausedbyscatteringeffect

7、.ComparedwiththeNIRⅠimagingspectratheNIRⅡimagingspectrahasadvantagesoflowerselfscatteringlowertissueabsptionlowerselffluescenceresearcherswldwideare30showinggreatinterestinthissubject.Inthispaperwewillsummarizereviewthen

8、ovelNIRⅡimagingtechniquesbasedondifferentfluescentmaterialsdiscusstheacteristicsofthosechosenmaterialsmakeaprospecttothetrendsoftheNIRⅡbioimagingresearch.Keywds:medicinalchemistrymolecularimagingNIRⅡimaging350引言分子影像學(xué)是利用現(xiàn)

9、有的成像手段借助分子探針無創(chuàng)地從分子或細(xì)胞水平，定性或定量的反映活體狀態(tài)下機(jī)體的代謝情況以及酶、受體、基因等生物因子的表達(dá)等生理學(xué)信息的科學(xué)，是目前腫瘤特異性診斷的發(fā)展方向。熒光像基于熒光物質(zhì)通過吸收激發(fā)光的能量后放射40不出不同波長(zhǎng)的光子進(jìn)入檢測(cè)器被記錄而成像。由于光學(xué)成像具有無創(chuàng)傷性，高靈敏度（檢測(cè)限可達(dá)~1015molL級(jí)別），高分辨率，低成本，無輻射，儀器設(shè)備的可操作性高，周期短等優(yōu)點(diǎn)[13]，現(xiàn)在已成為該領(lǐng)域的熱門研究方向。光

10、學(xué)成像的主要不足之處是其成像深度比較淺，目前只能用于近表皮組織成像?，F(xiàn)階段的研究目標(biāo)主要是集中于提高其成像深度方面。光學(xué)波普中的近紅外光譜成像由于其較強(qiáng)的熒光穿透力，低生物組織自發(fā)光干擾的有點(diǎn)45兒備受親睞。相對(duì)于傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)成像如PETMRISPECT等技術(shù)，光學(xué)成像技術(shù)具有時(shí)間、:www.paper.3中國中國科技論文在線科技論文在線Pr四種稀土金屬和NaYF4:Yb作為核心，NaYF4為外殼的核殼共摻雜物的熒光探針，在980nm光源

11、的照射下分別在11851310nm1475nm和1525nm處具有清晰的熒光信號(hào)。該類分子探針通過尾靜脈注射到裸鼠體內(nèi)后60秒內(nèi)可觀察到在肝臟部位富集，活體成像效果良好。這些分子探針與通過控制封裝厚度而改變表面的人血清蛋白有著極高的特異親和性，NaYF4:YbEr和NaYF4:YbHo分別注射到患有黑色素瘤的裸鼠兩側(cè)的腫瘤部位，然后再兩90種探針對(duì)應(yīng)的吸收波長(zhǎng)燈下照射成像，得到令人驚嘆的效果（圖3）。兩種探針對(duì)腫瘤組織的親和性非常高，二

12、者的熒光信號(hào)幾乎沒有交叉，這更進(jìn)一步證實(shí)了稀土共摻雜物熒光材料具有極高的NIRⅡ生物成像醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值。95圖1一些稀土元素材料的熒光分布[9]。Fig.1Fluescenceemissionpeakofsomerareearthmaterials[9].100圖2（a）βNaGdF4Nd3@NaGdF4Tm3?Yb3兩種熒光模式[15]；（b）PEGylatedliposomeY2O3：Er3的小鼠肝臟近紅外二區(qū)成像圖[16]。Fig.