复旦大学药学院雷祖海课题组在近红外二区（NIR-II）荧光成像领域取得进展。研究项目设计并构建了一个NIR-II比率型荧光探针分子平台，可实现对活体深层组织内酶等生物分子的量化可视化监测，相关成果以“Polymethine Molecular Platform for Ratiometric Fluorescent Probes in the Second near-Infrared Window”为题，以通讯形式发表于化学国际权威期刊Journal of the American Chemical Society。
近红外二区（NIR-II）荧光成像具有穿透深度深、光散射弱等优点已被广泛用于活体深层组织荧光成像。目前 NIR-II 区的荧光探针主要是“关-开”型探针，此类型荧光探针可以选择性被活体内的特定底物激活，从而给出信号，但它们只能实现“有”和“无”的信号改变，利用“关-开”型荧光探针可以实现对肿瘤微环境中特定底物如酶、ROS/RNS定性的可视化监测，但不能实现定量变化的监测。相比而言，比率型荧光探针由于可以通过多个通道采集信号再把各通道信号进行关联，具有自我校正功能，可以实现定量分析监测。但截至目前为止，NIR-II区比率荧光探针和探针设计策略都比较少，且能实现检测的底物种类以强氧化性物质为主，不能满足对酶等生物分子的检测需求。
近日，雷祖海青年研究员结合罗丹明6G分子骨架与聚甲炔设计开发了发射光谱处于近红外二区的分子平台Py-2，基于此平台分子可构建系列比率型荧光探针。研究发现将Py-2分子上的氨基乙酰化后，其吸收光谱蓝移，但仍然保持近红外二区荧光发射。因此通过调节氨基的分子内电荷转移（ICT）性质即可构建比率型传感探针。为了验证该平台分子的普适性，分别合成了响应硝基还原酶和响应 ROS/RNS的比率型荧光探针Rap-N和Rap-R，两种探针对特定底物都表现出很好的比率荧光响应。在活体实验中，Rap-N实现了对不同肿瘤的硝基还原酶的半定量监测，Rap-R实现了对肝损伤和腹膜炎的活体实时监测。
探针响应机理及其在肿瘤乏氧成像中的应用
该工作设计了一种发射处于近红外二区的分子平台Py-2，该平台具有很好的普适性，基于此分子构建了两个比率型分子荧光探针并实现了对活体深层组织内酶、ROS/RNS等生物分子的可视化量化监测。作为平台分子，Py-2可以很方便的被开发成各种检测目的的NIR-II比率型分子荧光探针。
论文第一作者为复旦大学博士后蓝庆春和博士生于朋，通讯作者为雷祖海青年研究员。该工作得到复旦大学药学院、智能化递药教育部重点实验室，以及国家自然科学基金、上海市科委、复旦大学启动经费的大力支持。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.2c10041
