《Nature Materials》發(fā)表洪學傳教授課題組合作研究成果
11月23日，國際著名學術(shù)刊物《自然?材料》（《Nature Materials》，IF＝36.5）在線發(fā)表了武漢大學藥學院洪學傳教授課題組與斯坦福大學分子影像中心程震教授、斯坦福大學化學系戴宏杰教授課題組合作的近紅外二區(qū)（NIR－II）小分子熒光染料研究成果（A small-molecule dye for NIR-II imaging, Nature Materials, 2015, doi:10.1038/nmat4476. )。武漢大學為論文第一署名單位，我校與斯坦福大學合作培養(yǎng)的博士生Alexander L. Antaris、藥學院2011級博士生（我校首屆跨學科培養(yǎng)博士生）陳浩為論文共第一作者。
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熒光成像技術(shù)廣泛的應用于生物研究，臨床上也用其區(qū)分正常組織與病變組織以指導外科手術(shù)切除。它在癌癥腫瘤前哨淋巴結(jié)標記，腫瘤（如乳腺癌、頭頸部癌癥、腦膠質(zhì)瘤）及壞死組織手術(shù)切除等方面有著廣泛的應用。目前研究和臨床常用的為近紅外一區(qū)（NIR-I，發(fā)射譜在650-950 n）的熒光染料如吲哚青綠等（Indocyanine Green，ICG）。相對于普通可見光和NIR-I熒光成像技術(shù)，近紅外二區(qū)（NIR-II）熒光成像激發(fā)波長和發(fā)射波長（1000nm～1700nm）更長，可顯著降低光在穿透生物組織中的散射現(xiàn)象，加上其光子自身組織吸收少，引起自熒光效應低等特點，所達到的透射深度更深，空間分辨率更高，可達約40微米。近年來其已成為國際研究活體熒光成像的最新熱點方向。
本研究首次成功設計合成得到了一種可用于標記多種生物分子、可被生物代謝的NIR-II熒光小分子染料CH1055。與常規(guī)的NIR-1染料ICG相比，CH1055具有NIR-II熒光成像透射深度深、分辨率高的特點（圖1）；其在前哨淋巴結(jié)、深度腫瘤成像的效果也大大優(yōu)于ICG（圖2）。在高對比度的熒光成像指導下，本研究也首次實施了NIR-II熒光成像指導下的小鼠皮下腫瘤切除手術(shù)（圖3）。這些實驗結(jié)果展示出CH1055染料和NIR-II熒光成像技術(shù)在生物醫(yī)學領域巨大的應用潛力。該平臺分子可用于各種基于NIR-II的分析測試、體外診斷和體內(nèi)分子影像。而且由于其高生物相容性，相比以前基于稀土元素納米材料、碳納米管、量子點、有機聚合物等NIR-II材料，CH1055顯示了向臨床轉(zhuǎn)化應用的巨大可能性。
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圖1：活體大鼠血管ICG（NIR-I）與CH1055-PEG（NIR-II）熒光成像對比。(a) 實驗用SD大鼠與傳統(tǒng)熒光成像所用小鼠體積對比；（b）和（c）ICG與CH055-PEG大鼠腦部血管成像對比；（d）ICG大鼠后肢NIR-I熒光成像（e，f分別為d圖右上及左下紅色虛線框圖片放大；（g）CH1055-PEG大鼠后肢NIR-II熒光成像（h，f分別為g圖右上及左下紅色虛線框圖片放大）
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圖2：活體小鼠前哨淋巴結(jié)、淋巴管、腫瘤ICG與CH1055-PEG熒光成像對比。（a）實驗用小鼠，綠色箭頭部位為ICG和CH1055-PEG皮下注射部位，黑色虛線框為成像區(qū)域；（b）（c）ICG和CH1055-PEG前哨淋巴結(jié)，淋巴管成像。綠色星號為腫瘤所在部位，可以發(fā)現(xiàn)CH1055-PEG能成像腫瘤，將ICG換為ICG-PEG后成像效果與ICG類似，不能成像腫瘤；(d)小鼠腦原位膠質(zhì)瘤模型示意圖；（e）（f）尾靜脈注射CH1055-PEG后6h，24h 小鼠腦部NIR-II熒光成像結(jié)果。
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圖3：NIR-II熒光成像指導下的小鼠皮下腫瘤切除手術(shù)。（a）（b）（c）（d）為在線NIR-II熒光成像手術(shù)過程圖像；（a’）（b’）（c’）（d’）為可見光手術(shù)過程圖像。
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