熒光壽命工程化的近紅外第二窗口納米顆粒解鎖活體多重成像

復(fù)旦大學(xué)、澳大利亞麥考瑞大學(xué)的研究人員發(fā)表了題為“Lifetime Engineered NIR-II Nanoparticles Unlock Multiplexed in Vivo Imaging”，提出將近紅外熒光壽命成像技術(shù)運用于活體多重檢測當(dāng)中，證明了熒光壽命工程化的近紅外第二窗口納米顆粒解鎖活體多重成像。

這一研究成果公布在8月6日在Nature Nanotechnology雜志上，文章的通訊作者為復(fù)旦大學(xué)張凡教授和澳大利亞麥考瑞大學(xué)陸怡青研究員，第一作者為凡勇博士。

（a）不同熒光壽命的Er納米顆粒的熒光壽命偽色彩圖。（b）編碼小球中Er發(fā)射通道和Ho發(fā)射通道的熒光壽命和熒光強(qiáng)度隨著不同厚度生物組織的變化。（c）小鼠實驗的過程示意圖。（d）對MCF-7和BT-474乳腺癌腫瘤上不同標(biāo)志物的定量檢測。

目前，組織切片仍為臨床醫(yī)學(xué)中診斷腫瘤的主要方法,在這一方法存在諸多風(fēng)險與隱患。切片診斷技術(shù)不得不依賴于肉眼對腫瘤性質(zhì)、大小與階段做出判斷，導(dǎo)致診斷結(jié)果精確度不能完全保證。同時，傳統(tǒng)切片活檢過程難以避免腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的風(fēng)險。因此，開發(fā)一種全新技術(shù)，在無需通過手術(shù)切片操作下實現(xiàn)腫瘤精準(zhǔn)診斷成為巨大挑戰(zhàn)。

張凡團(tuán)隊提出基于時間維度的多重成像方法，設(shè)計了熒光壽命可調(diào)的近紅外二區(qū)（NIR-II）稀土納米顆粒探針。由于生物組織對NIR-II光的吸收和散射很低，且生物組織自發(fā)熒光也很弱，使NIR-II光在組織中有較大穿透深度及高成像信噪比。

相比于熒光強(qiáng)度，熒光壽命的數(shù)值具有很好的穩(wěn)定性，不依賴于生物組織穿透深度。因此可以實現(xiàn)活體多重成像和量化診斷。該團(tuán)隊利用能量延遲方法并結(jié)合對發(fā)光離子濃度的調(diào)控，實現(xiàn)NIR-II區(qū)單一波長下熒光壽命三個量級以上的精確調(diào)節(jié)。將這種成像方法應(yīng)用于乳腺癌腫瘤的精準(zhǔn)診斷，其對腫瘤標(biāo)志物的定量檢測結(jié)果與傳統(tǒng)的免疫印跡法和免疫組織化學(xué)法相比有很好的一致性。而相比于后兩者一次只能對一種腫瘤標(biāo)志物進(jìn)行檢測，這種新的時間維度成像方法可以原位實現(xiàn)同時定量多個腫瘤標(biāo)記物，并且減少了傳統(tǒng)檢測方法在組織切片的制作、處理以及評分過程中所導(dǎo)致最終結(jié)果的差異性。