香港中文大学(深圳)唐本忠院士&深圳大学王东教授团队:近红外二区发光的超分子金属笼用于长程活体荧光分析和成像指导的肿瘤手术切除

文摘   2024-12-09 08:05   广东  

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Aggregate《聚集体》致力于发表聚集体科学领域的基础和应用研究,涵盖材料化学、物理、生物、应用工程等广泛领域的重要进展和创新性成果。

Aggregate 的收稿范围广泛,单分子或离子层次之上相关研究成果均符合期刊收稿范围,例如(但不限于):有机聚集体、无机功能材料、有机 / 无机杂化体系、高分子聚合物、纳米粒子、低维材料、金属有机骨架、超分子组装体、刺激响应体系、清洁能源、光电器件、光伏电池、发光材料、化学传感、生物探针、医学成像、疾病诊疗、药物递送等众多前沿领域。

Aggregate 鼓励打破学科藩篱,实现研究范式转移,在更高的结构层次上探索更复杂的系统和过程。


文章信息



通讯作者:唐本忠(香港中文大学(深圳)),王东(深圳大学)

作者:秦毅,牛牛,李雪,闫学科,卢帅,李志凯,桂一雄,朱俊龙,徐林,李霄鹏,王东*,唐本忠*


Keywords:

NIR-II fluorescence imaging

Supramolecular metallacage

Long-term fluorescence analysis

Fluorescence imaging-guided tumor surgery

原文链接:

https://doi.org/10.1002/agt2.708


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文章简介


长程活体荧光分析技术近年来受到越来越多的关注,并被广泛应用于研究各种生物学过程,如肿瘤生长和转移、感染性疾病监测以及药物/有毒物质代谢等。作为一把双刃剑,基于铂的金属药物是临床上常用的化疗试剂,但也可能导致严重的毒副作用 (如肾毒性、耳毒性、神经毒性和骨髓抑制等)。因此,在生物体内长程追踪重金属铂并研究它们的分布和代谢对于进一步推动铂药的发展具有重要意义。然而,由于缺乏实时且灵敏的成像工具,相关的研究报道还比较匮乏。

近红外二区发光的超分子金属笼在这方面展现出极大的潜力。一方面,超分子金属笼中明确的骨架可以精确地控制金属和有机配体的位置和计量比,使金属与有机配体成为一个整体。另一方面,超分子金属笼中的近红外二区发光分子能够赋予它高时空分辨率、高组织穿透深度的荧光示踪能力。基于此,本文构筑了一个铂配位的近红外二区发光超分子金属笼,并系统地研究了它们在小鼠体内的分布和代谢,以及在肿瘤的手术导航方面的应用。

利用配位键导向自组装策略,将具有聚集诱导发光性质的四臂配体DBTP与90°铂受体Pt(PEt3)2(OTf)2组装,构筑了三棱柱状的超分子金属笼M-DBTP (图1a)。M-DBTP的最大发射波长位于1006 nm,是目前少有报道的近红外二区发光超分子笼。此外,包载超分子金属笼的纳米颗粒M-DBTP NPs在近红外二区表现出明亮的荧光发射且具有较高的绝对荧光量子产率 (1.1%)。显微成像的结果表明,M-DBTP NPs能够对小鼠脑部极细的血管进行示踪,并展现出较高的分辨率和较窄的半峰宽。进一步的长程荧光分析结果显示,M-DBTP NPs在小鼠的血液中被快速清除 (约7小时左右),随后转移到骨骼和肝脏中,并能在骨骼中滞留超过35天 (图1b)。离体的成像结果证实了M-DBTP NPs在骨骼中的滞留,并且纳米颗粒主要存在于骨髓中。值得一提的是,超分子金属笼中存在的外源金属铂使得利用电感耦合等离子体发射光谱仪 (ICP-OES) 来测量在不同时间段铂在各个组织和器官中的分布成为可能,其结果与近红外二区荧光成像的结果保持一致,证明了利用近红外二区荧光成像技术来长程示踪金属铂的可行性。此外,M-DBTP NPs还能够作为探针用于荧光成像指导的肿瘤切除,结果表明肿瘤组织能够被完全清除 (图1c)

图1. (a) 超分子金属笼M-DBTP的构筑和及纳米颗粒的制备;(b) M-DBTP NPs在小鼠体内的长程荧光分析示意图;(c) M-DBTP NPs应用于荧光成像指导的肿瘤切除示意图

以上研究论文“Long-Term In Vivo Fluorescence Analyses and Imaging-Guided Tumor Surgery in the NIR-II Window Using a Supramolecular Metallacage”为题发表于 Aggregate 期刊,论文第一作者为深圳大学AIE研究中心的秦毅助理教授牛牛博士通讯作者为香港中文大学(深圳)唐本忠院士和深圳大学AIE研究中心的王东教授

Aggregate 2024, e708. https://doi.org/10.1002/agt2.708


第一作者


秦毅,2020年博士毕业于华东师范大学,之后在深圳大学从事博士后和副研究员工作,现任深圳大学材料学院助理教授。主要从事近红外二区发光的超分子金属组装体系的构筑及其生物应用研究。以第一/通讯作者发表论文13篇,包含 J. Am. Chem. Soc. 2篇,Angew. Chem. Int. Ed. 1篇,Chem. Soc. Rev. 1篇,ACS Mater. Lett.1篇等,主持国家和省部级项目3项,担任 Luminescence 期刊青年编委。


通讯作者


唐本忠,中国科学院院士,香港中文大学 (深圳) 担任理工学院院长、校长学勤讲座教授。主要从事高分子化学和先进功能材料研究。在聚集诱导发光 (Aggregation-Induced Emission, AIE) 这一化学和材料前沿领域取得了原创性成果,是AIE概念的提出者和AIE研究的引领者。已发表学术论文2,000多篇,总引用超183,000次,h因子为189。在学术会议上作了500多场邀请报告,拥有100多项授权专利。现任德国Wiley出版社发行的 Aggregate《聚集体》杂志主编以及20多家国际科学杂志顾问、编委或客座编辑等。2014年至今连续当选全球材料和化学双领域“高被引科学家”。2007年获Croucher基金会高级研究员奖,2012年获美国化学会高分子材料科学与工程分会MACRO讲座奖,2014年获伊朗国家科技部颁发的Khwarizmi国际奖,2015年获广州市荣誉市民称号,2017年获国家自然科学一等奖、何梁何利基金科学与技术进步奖,2021年获Nano Today国际科学奖,2023年获生物材料全球影响力奖。

王东,深圳大学特聘教授。获得国家自然科学基金优秀青年科学基金、广东省杰出青年基金项目等。现任深圳大学AIE研究中心主任 (执行),中国化学会分子聚集发光专业委员会委员,Wiley旗下 Luminescence 期刊主编,AggregateExploration, 《发光学报》, VIEWBMEMatBiosensorsSmartMat 期刊编委/青年编委。研究方向为:聚集诱导发光 (AIE) 材料的开发、机理研究,及其在传感、生物成像和疾病诊疗等方面的应用。以第一/通讯作者在 Nat. Nanotechnol.MatterNat. Commun.J. Am. Chem. Soc.Adv. Mater.Angew. Chem. Int. Ed.Chem. Rev.Chem. Soc. Rev.Acc. Chem. Res. 等期刊上发表SCI论文190余篇,21篇论文入选“ESI高被引论文”,论文共被引用13800余次,H指数为60。申请专利30余项,授权24项。

1.华东师范大学张琪伟教授团队:精细可调的近红外二区发光有机分子实现荧光/光声双模成像引导的脑胶质瘤光热治疗

2. 北京化工大学宋继彬教授&青岛大学付钦瑞教授团队:生物标志物诱导的金聚集体实现可激活近红外二区光声成像引导的放疗增敏

3. 南京大学蒋锡群教授武伟教授团队:呋喃修饰噻二唑并喹喔啉构建近红外二区AIE型荧光分子用于>1300 nm荧光/光声成像和光热治疗


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