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Adv. Mater.
《Advanced Materials》（IF = 27.4）近日发表了华东理工大学杨有军教授、钱旭红教授、苏州大学陈华兵教授、大连理工大学孙文研究员和华东师范大学陈缙泉教授的最新研究成果，文章标题为“Albumin-Chaperoned Deep-NIR Triarylmethane Dyes for High-Contrast In Vivo Imaging and Photothermal Therapy”。文中提出了一种白蛋白包封策略，利用 EA5_c3 对牛血清白蛋白（BSA）较高的亲和力，制备了具有较高稳定性和荧光增强特性的EA5_c3@BSA，在皮下和原位乳腺肿瘤中实现了高分辨率的深NIR荧光成像、光声成像和高效光热治疗。
文章重点
由于波长较长的光在生物组织中表现出较低的吸收和散射特性，同时具有较深的穿透深度，在体内荧光引导手术、光声成像、疾病诊断和基于光的癌症治疗等技术正在从可见光到深近红外（即>800 nm）不断转变。然而，受到基于砷化铟镓（InGaAs）探测器的成像设备的限制，目前仍缺乏在该区域具有光谱活性的强大染料。因此，开发稳定、明亮、制备方便的深 NIR 染料是当前的研究重点。
图1. 白蛋白包封 EA5 染料示意图及在小鼠肿瘤中的应用。
文中通过两步级联法制备了深NIR吸收染料库（EA5），它们在 PBS 缓冲液中既不稳定也不明亮，因为它们是螺旋桨式的柔性支架。通过筛选，发现 EA5_c3 对牛血清白蛋白（BSA）具有较高的亲和力，结合得到的 EA5_c3@BSA 实现了 26 倍的荧光增强和较高的生物相容性。白蛋白伴侣蛋白还通过屏蔽双苯环三芳基甲烷核心免受亲核或氧化物质的影响，极大地提高了 EA5_c3 的稳定性。作者在皮下 4T1 肿瘤和原位 4T1- luc 荷瘤小鼠模型中评估了 EA5_c3@BSA 在体内双模态荧光/光声成像和光热肿瘤治疗中的潜力。
图2. EA5 染料在 PBS 缓冲液中的光谱和光热性质。
文中通过 EA5 染料在 PBS 缓冲液中的吸收光谱的变化证明了与牛血清白蛋白的结合，形成了染料-BSA 配合物，其发射光谱也有明显的荧光增强。接着研究了PBS 中 BSA 存在时的激发态动力学，染料蛋白复合物的荧光寿命明显长于单体，表明 EA5_c3@BSA 将成为多模态体内成像和光热癌症治疗的有力工具。作者进一步对 EA5_c3@BSA 在 PBS 缓冲液中的体外光热性能进行了评估，EA5_c3@BSA 表现出优异的热循环稳定性，光热转换效率（PCE）达到了 60.86%，在光声成像和光热治疗方面具有潜力。
图3. EA5_c3@BSA 在体外和体内的光热效应。
在光热治疗之前，先研究了 EA5_c3@BSA 在 4T1 细胞中的细胞内分布，与高毒性孔雀石绿（MG）分布在细胞核中并引起明显毒性不同，EA5_c3@BSA 主要分布在细胞质中，具有较高的生物相容性。体外光热实验结果表明，在有无 880 nm 激光照射下，相同浓度下孵育的细胞存活率从 80% 降至 20%，显示出对肿瘤细胞的高效杀伤能力。作者采用小鼠皮下 4T1 荷瘤模型，检测 EA5_c3@BSA 的体内光热治疗能力。静脉注射 EA5_c3@BSA 后，3 h 肿瘤区域出现 NIR II 荧光信号，12 h 达到峰值，与对照组相比，治疗组的肿瘤温度随着照射时间的增加而明显升高，肿瘤生长受到很大程度的抑制，部分肿瘤几乎被根除。
图4. 光声/荧光成像引导的原位肿瘤光热治疗。
随着皮下肿瘤模型的成功，进一步在原位肿瘤模型进行验证。与荧光成像相比，PA 成像允许检测更深的组织解剖结构，因为声信号的波长要长得多，不易受到组织散射的影响。因此，采用 915 nm 激光对原位 4T1 荷瘤小鼠进行 PA 成像，在给药之前，只检测到血红蛋白的PA信号，没有明显的肿瘤-正常组织边界。在尾静脉注射 EA5_c3@BSA 后，PA 信号明显增强，逐渐显示肿瘤边界。在商用 NIR-II FL 成像系统上进一步进行FL成像，研究了 EA5_c3@BSA 的生物分布。对 4T1-Luc 荷瘤小鼠进一步进行光热治疗，使用 EA5_c3@BSA 进行 880 nm 照射的光热治疗过程产生的热量足以消融肿瘤组织而不损伤正常组织。完成光热治疗后，通过基于生物发光的测定，在小鼠肺部未发现转移性肿瘤结节，证实了 EA5_c3@BSA 联合 880 nm 激光照射显示出抑制肿瘤生长和转移的能力。
文章中光声成像部分的实验数据用的是 TomoWave 自主研发的 LOIS-3D 小动物全身 3D 光声成像系统。
论文信息：
Albumin-Chaperoned Deep-NIR Triarylmethane Dyes for High-Contrast In Vivo Imaging and Photothermal Therapy
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adma.202411515
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