二噻吩乙烯為電子供體近紅外熒光團用于熒光光聲雙模型成像和光熱治療

瀏覽次數：1266　發布日期：2021-12-8　來源：恒光智影

本文要點：本文作者以二噻吩乙烯為電子供體，苯并雙噻二唑為電子受體，合成了一個新的D-A-D型熒光染料BBTD-BET。該染料在近紅外一區（NIR-I）和近紅外二區（NIR-II）光譜范圍內均具有吸收和發射。然后作者使用PEG修飾的BBTD-BET-PEG作為活體成像探針，發現其可以實現高分辨率以及信噪比的 NIR-II熒光/光聲的雙模態成像。與此同時，該探針有優異的光熱治療效果，通過治療，小鼠體內的腫瘤可被根除。這項工作首次以二噻吩乙烯作為D-A-D型熒光團構建的給體，合成的染料在腫瘤治療中非常有前景。

圖1 BBTD-BET和BBTD-BET-PEG的合成路線圖和光學性質

二噻吩乙烯是一種獨特的光致變色分子，兩個噻吩環為其提供了強大的電子供體能力，因此二噻吩乙烯可以成為構建NIR-II熒光團的合適供體。BBTD-BET和BBTD-BET-PEG的合成路線如圖1所示。BBTD-BTE在甲苯中的吸收位于788 nm，發射范圍為850-1400 nm，峰值為976 nm（圖1a）。BBTD-BTE在甲苯中的熒光量子產率約為1.369%（圖1b）。而水溶性修飾的BBTD-BTE-PEG在水中的吸收峰和發射峰分別位于780和1094 nm（圖1c）。作者還測量了BBTD-BTE-PEG在不同介質中的光穩定性，分別將樣品用808nm激光連續照射1h，功率密度為200 mW/cm2。未觀察到其熒光強度的顯著變化，表明其良好的光穩定性（圖1d）。

圖2 BBTD-BET-PEG的熒光成像結果

隨后作者進行了腫瘤小鼠的NIR-II熒光成像。將BBTD-BTE-PEG(6 mg/mL, 200 μL)尾靜脈注射進入H22荷瘤小鼠，可以發現熒光信號主要富集在肝臟以及腫瘤部位（圖2a）。將該小鼠殺死后，染料的生物分布結果與成像結果相吻合（圖2b），也即肝臟、脾臟和腫瘤均表現出較強的熒光信號，其強度依次為肝臟>腫瘤>脾臟（圖2c）。這些結果表明，BBTD-BTE-PEG作為造影劑在NIR-II熒光成像和腫瘤檢測中具有巨大的應用潛力。

圖3 BBTD-BET-PEG的光聲成像結果

光聲成像（PA）是另一種有用的生物成像技術，具有高成像深度和高分辨率的優點BBTD-BTE-PEG在近紅外窗口的強吸收使該熒光團有成為光聲造影劑的潛力。正如預期的那樣，BBTD-BTE-PEG的PA光譜與其吸收光譜匹配良好，在680-850 nm的范圍內顯示出強烈的PA信號，峰值約為780 nm（圖3a）。作者隨即將BBTD-BTE-PEG經尾靜脈注射到H22荷瘤小鼠體內后，觀察其PA成像性能。成像結果如圖3c所示，其中腫瘤的PA信號強度在60 h時達到最大值（圖3b），這與圖2所示的熒光成像結果一致，表明BBTD-BTE-PEG可以用作NIR-II/PA雙模探針，以提高疾病診斷中的檢測深度和準確性。

圖4 BBTD-BET-PEG的光熱治療效果

鑒于BBTD-BTE-PEG具有良好的PA成像性能，作者進一步評估了其光熱治療效果。在尾靜脈向H22荷瘤小鼠注射PBS和BBTD-BTE-PEG后的第二天，用808 nm激光照射小鼠10分鐘。可以觀察到，在激光照射下，經BBTD-BTE-PEG治療的腫瘤的溫度迅速升高，并達到56℃的平臺，而在相同條件下，PBS治療的腫瘤溫度僅略微上升至39℃（圖4b）。可以觀察到，只有BBTD-BTE-PEG在激光治療后對腫瘤顯示出顯著的抑制作用，并且腫瘤最終被根除，而其他三組對腫瘤生長的抑制作用可以忽略不計（圖4c）。同時，在觀察期內，使用BBTD-BTE-PEG、PBS+808 nm激光和BBTD-BTE-PEG+808 nm激光治療的小鼠的體重與使用PBS治療的小鼠的體重相當（圖4d），表明這些治療均未產生顯著的副作用。這些結果均表明BBTD-BTE-PEG在小鼠層面有很好的光熱治療效果。

參考文獻

Jia Li, Ruonan Wang,Ying Sun, Panpan Xiao, Shuo Yang, Xin Wang, Quli Fan, Wei Wu, Xiqun Jiang,NIR-II Fluorophore with Dithienylethene as an Electron Donor for Fluorescence/PhotoacousticDual-Model Imaging and Photothermal Therapy. ACS Appl. Mater. Interfaces 2021,13, 46, 54830–54839

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