基于共轭聚合物的纳米粒子用于肿瘤的近红外二区荧光成像及光热治疗

为提高生物组织荧光成像质量以及对肿瘤的高效光热治疗,设计合成了一种新型的窄带隙共轭聚合物(BDT-TTQ),并通过纳米沉积的方式将聚合物制备成水溶性纳米粒子(BDT-TTQ NPs).该共轭聚合物纳米粒子在1000~1200 nm近红外二区范围具有较好的吸收,在1064 nm的激发光下能实现1200~1400 nm的近红外二区荧光成像. BDT-TTQ NPs纳米粒子粒径分布较窄,形貌呈规则的球形且分散均匀,具有好的生物相容性.该纳米粒子既可以在体外实现较高的近红外二区荧光成像穿透深度,又可以实现对小鼠活体血管的高清晰度的近红外二区荧光成像.此外,BDT-TTQ NPs纳米粒子在1064 nm激光下展现出优异的光热转换效率,具有较高的光毒性,对体外的肿瘤细胞以及小鼠的异质瘤具有高的光热杀伤能力.     

近红外二区活体荧光成像在肿瘤诊疗中的应用

由于具备组织穿透深度深和时空分辨率高等优势, 近年来近红外二区(Near-infrared-Ⅱ, NIR-Ⅱ, 1000~1700 nm)荧光成像技术得到了快速发展, 其在肿瘤临床诊断和治疗的潜力更是引发了广泛关注. 本文首先阐释了NIR-Ⅱ窗口荧光成像的原理及其优势, 随后根据结构分类归纳总结了现有荧光团的特征, 重点介绍了荧光探针在性能优化上的进展以及在肿瘤早期检测、 术中导航和光疗中的应用, 最后讨论了现有NIR-Ⅱ 荧光探针的局限以及临床转化面临的挑战, 并对未来的发展方向进行了展望.     

树枝状高分子修饰的水溶性近红外二区荧光聚合物的合成及其在肿瘤相关抗原载运中的应用

通过在具有供体-受体-供体结构的近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光分子(TTQ-F)的侧链上修饰聚酰胺-胺型树枝状高分子(PAMAM)合成了一种NIR-Ⅱ荧光高分子(TTQ-F-PAMAM).该树枝状修饰的高分子不仅可以实现在900～1200nm近红外二区范围的荧光成像,同时有着良好的光稳定性.PAMAM作为一种三维、高度有...     

肿瘤靶向Pt-Cu基纳米平台用于近红外二区光声成像引导的光热治疗

基于层层（LBL）自组装技术,在Pt-Cu纳米合金表面依次包覆带正电的聚赖氨酸（PLL）和带负电的透明质酸（HA）,成功构筑Pt-Cu@PLL@HA纳米平台。HA不仅延长了纳米平台血液循环时间,还可实现肿瘤主动靶向作用,提升肿瘤部位富集效果。在肿瘤区域透明质酸酶（HAase）作用下HA快速降解,释放Pt-Cu@PLL （+）颗粒,有利于肿瘤细胞特异性摄取。基于Pt-Cu合金良好的近红外二区（NIR-Ⅱ）吸收性能,实现了NIR-Ⅱ光声成像引导的NIR-Ⅱ光热高效抗肿瘤效果。     

调控供电子策略简易制备近红外二区有机小分子光学诊疗试剂

有机小分子凭借着明确的化学结构、出色的生物相容性、优异的可重复性等诸多优势被广泛应用于光学诊疗领域. 然而, 目前报道的有机小分子存在合成步骤复杂、成像波长位于近红外一区(NIR-I)、光热转换效率及单线态氧产率低等缺陷, 严重限制了其诊疗效果. 基于此, 本工作以吡咯并吡咯二酮作为缺电子单元、分别以苯、苯胺、邻苯二胺作为供电子单元, 通过一步偶联反应简易制备得到三种有机小分子DPP-0、DPP-2、DPP-4, 进一步利用纳米沉淀法制备得到对应的水溶性纳米粒子DPP-0 NPs、DPP-2 NPs和DPP-4 NPs. 研究发现, 随着氨基数量的增加, 纳米粒子吸收/发射均发生了红移, 其中DPP-4 NPs具有良好的NIR-I吸收能力且其最大荧光发射达到了近红外二区(NIR-II)区域, 表明可以通过改变供电子单元策略实现光学性能的调控. 在单一激光照射下, DPP-4 NPs可以同时产生NIR-II荧光信号、过高热及单线态氧, 其光热转换效率和单线态氧产率分别高达40.2%及34.3%, 可成功应用于肿瘤深层次NIR-II荧光成像诊断及高效光热/光动力联合治疗.     

三苯胺-噁二唑超支化共轭聚合物的多光子泵浦绿色荧光

采用钯催化Heck反应制备了一种新型三苯胺-噁二唑超支化荧光聚合物PI. 用飞秒Ti:sapphire激光研究了PI的三光子和双光子上转换荧光光谱, 激发波长位于近红外区(800~1350 nm). 在1280 nm和80 fs激光激发下, PI的三光子上转换荧光发射波长分别为525 nm(THF), 534 nm(CH2Cl2)和578 nm(DMF). 在800 nm和150 fs激光激发下, PI的双光子上转换荧光发射波长分别为527 nm(THF), 532 nm(CH2Cl2)和573 nm(DMF). 采用非线性透过率法测定荧光聚合物PI的三光子和双光子吸收系数. 系统研究了PI的线性吸收和透过、单光子荧光、荧光寿命、前线轨道能级及热稳定性. 实验结果表明, 三苯胺-噁二唑超支化共轭聚合物的多光子吸收和上转换荧光发射性能比树型分子或线型聚合物更为优异.     

Nd3+ Sensitized Fluorescent Nanoprobes for Vascular Imaging in the Second Near Infrared Window北大核心CSCD

In recent years,in comparison to the light in the visible range（400~700 nm）and first near-infrared window（NIR-Ⅰ,700~1000 nm）,the light in the second near-infrared window（NIR-Ⅱ,1000~ 1700 nm）possess the merits of the lowest optical scattering and absorption in the bio-tissue. So NIR-Ⅱ fluorescence imaging with deeper tissue penetration depths,high spatiotemporal resolution and signal to noise ratio（SNR）plays an important role in the fields of angiography,lymphangiography and so on. Herein, Nd3+ sensitized fluorescent nanoprobe （U/DNPs,NaGdF4 ∶Yb（18% mole fraction）,Ho（2%）,Ce（30%） @NaGdF4 ,Nd（60%）@NaGdF4 ,Nd（10%）） with core-shell-shell is synthesized through high-temperature coprecipitation and epitaxial growth method. Under the irradiation of 808 nm,the NIR-Ⅱ fluorescence at 1056 nm and 1332 nm are obtained via down-conversion process for further vascular imaging. Furthermore,it can emit red upconversion fluorescence with high red to green（R/G）ratio（I647 /I540 = 22. 6）,possessing greatly potential application for photodynamic therapy. After successful modification of polyvinyl pyrrolidone（PVP） via ligand-exchange strategy,the U/DNPs-PVP nanomaterials possess excellent solubility in water and good biocompatibility,and can achieve the NIR-Ⅱ fluorescence vessels imaging with spatial resolution of 336. 3 µμm in vivo. © 2022, Science Press (China). All rights reserved.     

小分子基温敏聚合物纳米粒子的制备及在近红外二区荧光成像与光热治疗中的应用

以有机小分子4,9-二(5-9H-芴-2-基-噻吩-2-基)-6',7-联苯[1,2,5]噻二唑并[3,4-g]喹喔啉(TQF)为前驱体, 通过化学方法将其修饰为可引发可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)反应的小分子链转移剂TQF-苯基硫代链 转移剂（CTA）. 以TQF-CTA为链转移剂, 以偶氮二异丁腈为引发剂, 引发N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和 甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(OEGMA)发生RAFT聚合反应, 合成了具有良好水溶性和较低临界溶解温度(LCST)的小分子基共聚物[TQF-P(NIPAAm-co-OEGMA), TPNO]. 将其直接溶于水中可制备成温敏的球形纳米粒子 TPNO NPs. 研究结果表明, TPNO NPs在温度大于LCST(35 ℃)时表现出一个明显的粒径变化和显著的荧光 增强行为(2.2倍), 并成功实现了对活体小鼠血管与肿瘤的明亮近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光成像(FI). 同时, TPNO NPs有着良好的光热转换效率(PCE=29.8%), 通过体外细胞实验证明了其对细胞具有较好的光热治疗(PTT)效果.     

二元混合表面活性剂用于窄吸收金纳米棒的无种子合成

利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和油酸钠(NaOL)二元混合表面活性剂体系, 开发了一种高质量金纳米棒(AuNRs)的无种子合成方法. 通过透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-Vis-NIR)和热成像仪对金纳米棒的形貌、 光学性质及光热性能进行了表征. 实验结果表明, 当NaOL浓度为8.21~11.5 mmol/L时, 能够获得形貌均匀的AuNRs, 其纵向表面等离子体共振吸收(LSPR)在650~1150 nm范围内可调. 该方法制得的样品具有较窄的LSPR半峰宽, 特别是在制备LSPR在近红外二区(NIR-II, 大于1000 nm)的AuNRs方面具有明显优势. 在1064 nm激光的辐照下, 金纳米棒溶液能够快速升温至67 ℃, 光热转换效率可达31.5%, 同时表现出优秀的光热稳定性, 在近红外二区光声成像和光热治疗方面具有良好的应用价值.     

共轭聚合物荧光纳米粒子研究进展

近年来,共轭聚合物荧光纳米粒子因其优异的光学性能,在化学、医学和环境科学等研究领域显示了极其广阔的应用前景.相比于传统无机半导体荧光纳米材料,共轭聚合物荧光纳米粒子具有结构多样性、功能可设计性、生物相容性好等显著优势.本文从共轭聚合物荧光粒子的制备方法、光学性能、表面功能化修饰出发,重点讨论了近年来共轭聚合物纳米粒子作为荧光探针在细胞成像及生物化学检测方面的研究进展,阐述了当前研究的主要发展方向和仍需解决的问题.     

湿化学法制备纳米Au球壳材料及其性质研究

采用湿化学法, 以Ag纳米颗粒为模板经还原制备了Au 纳米球壳. TEM分析表明, Au 纳米颗粒呈球壳形, 粒径约为20 nm, 粒径分布比较均匀, 无明显硬团聚体存在. 随着氯金酸加入量的增加, 制备的Au球壳的吸收峰位置从400 nm红移至992 nm. 测量了不同功率808 nm激光照射下的温度. 结果表明在功率密度为5 W/cm², 面积为2 cm²的光纤激光辐照下12 min内温度最高升高了30℃. 这种材料由于其独特的光热转换性质, 有望被用于红外热疗和光动力药物释放.     

含烷基侧链聚芴基苯并二噁唑聚合物的合成及性能研究

通过溶液缩聚的方法合成了一种含烷基侧链聚芴基苯并二噁唑聚合物(PBOPFx),讨论了聚合物的光物理性能、热性能和溶解性能.结果表明,在甲基磺酸(MSA)溶液中,PBOPFx紫外吸收显示出最大吸收峰为466 nm左右的蓝光发射,与PBO相比,最大紫外吸收峰和最大荧光发射峰均发生了明显红移,这是由于芴单元的引入,提高了聚合物的共轭程度,加强了对电子的束缚能力.此外,比较了PBOPFx在320 nm处和430 nm处激发得到的荧光发射光谱,预测聚合物中存在两种共轭单元,通过测定氧化还原曲线以及讨论stokes位移,验证了这个假设,但是由于两种共轭单元并没有出现明显的分离现象,同时还伴有电子传输杂化,致使PBOPFx主要显示出共轭长度大的单元的吸收和发射.另外由于芴单元中烷基侧链的存在,聚合物(PBOPFx)的热稳定性远低于聚亚苯基苯并二噁唑聚合物(PBO),起始分解温度在350℃左右,溶解性方面,PBOPFx有了很大的改善,在大多数有机溶剂中能较好溶解.     

用于卵巢癌化疗-光热联合治疗的吉西他滨/聚吡咯复合纳米粒子

利用铁离子诱发吡咯氧化聚合反应制备了尺寸均一的聚吡咯纳米粒子, 并进一步负载化疗药物吉西他滨, 得到了吉西他滨/聚吡咯复合纳米粒子. 该复合纳米粒子对吉西他滨的负载能力强, 在水溶液中的稳定性好, 有助于降低吉西他滨对正常组织的毒副作用. 此外, 该复合纳米粒子在近红外光区有较强的吸收, 能够将吸收的光能转化为热, 是一种良好的光热试剂, 具有光热治疗功能. 同时, 该复合纳米粒子能够在热刺激下释放吉西他滨, 具有光热介导的化疗功能. 因此, 吉西他滨/聚吡咯复合纳米粒子是一种兼具化疗和光热治疗功能的联合治疗试剂. 复合纳米粒子在808 nm近红外激光照射下能够快速提升系统温度, 实现光热治疗与化疗联合杀伤卵巢癌细胞, 具有良好的生物医学应用潜力.     

近红外二区发光稀土纳米材料的设计及生物成像应用

近年来,近红外二区(NIR-II,1000~1700 nm)荧光成像因其较高的空间分辨率、较深的组织穿透能力,在分子影像领域引起了广泛的关注。常见的NIR-II发光材料(如有机小分子、共轭聚合物、量子点等)通常具有光稳定性差、荧光量子产率低、斯托克斯位移小、荧光峰宽等问题,限制了这一新型成像技术的进一步发展与应用。稀土纳米材料由于其独特的发光特性,能够较好地克服这些不足,近年来不同结构的稀土纳米材料也逐渐被设计开发并应用于近红外二区荧光成像与检测,展示出了巨大的应用潜力。本综述首先介绍了稀土纳米材料的光学特性,然后按敏化离子的不同(Yb³⁺、Nd³⁺、Er³⁺、Tm³⁺)详细介绍了近红外二区稀土纳米材料的设计方法及相关应用,最后对稀土纳米材料在近红外二区成像领域的进一步发展进行了展望。     

近红外二区活体成像技术及其应用研究进展

近红外二区（NIR Ⅱ,1000～1700 nm）生物成像作为近年来新生的光学成像技术,相对于传统的近红外一区（NIR I,750～900 nm）和可见光（Vis,400～750 nm）成像,由于其荧光波长更长,生物组织的自发荧光背景更低,光子散射值更低,其组织穿透深度更深,该技术更适合于活体原位成像.本文综述了近红外二区荧光成像技术的发展及其在活体成像方面的应用,总结了各项技术的特点,最后对该研究方向的发展前景进行了展望,指出通过化学材料、光电仪器和多模态技术等多方面的持续发展,有望推动近红外二区活体成像技术的临床转化.     

pH值响应的共轭聚合物纳米粒子的制备、表征与细胞成像研究

共轭聚合物纳米粒子（CPNs）因其高荧光亮度、低毒性、表面易修饰的特性,近年来在生物材料和生物医药领域备受关注。本论文中我们设计、合成了一种新的pH 值响应共轭聚合物（PFPA）,并通过纳米沉淀方法制备了其纳米粒子。动态光散射实验表明PFPA纳米粒子在水中分散性较好,其粒径约为8 nm。 PFPA纳米粒子的最大吸收峰为379 nm,其摩尔吸光系数为2.1×10⁶ L·mol -1·cm -1;另外该纳米粒子的荧光最大发射峰为422 nm,其荧光量子产率为35%。PFPA纳米粒子在汞灯（100瓦）照射下表现出较好的光稳定性,另外MTT实验表明其具有较低的细胞毒性。该纳米粒子具有pH响应的光学特性,并可以用于活细胞成像。PFPA纳米粒子在癌症诊断、药物与基因传递等方面具有潜在的应用价值。     

稀土纳米材料在高分辨活体成像及诊疗中的应用

荧光成像具有时空分辨率高、 反馈快、 非侵入和无电离辐射等优点, 是一种重要的生物成像技术. 与传统用于荧光成像的可见光和近红外一区(NIR-I, 600~950 nm)相比, 近红外二区(NIR-Ⅱ, 1000~1700 nm)窗口具有低生物组织散射系数和低生物自发荧光, 采用NIR-Ⅱ光进行活体荧光成像能有效提高成像的分辨率、 信噪比和穿透深度. 稀土纳米颗粒(RENPs)具有大斯托克斯位移、 高化学稳定性、 可调的荧光寿命以及较窄的发射带, 是一种重要的荧光成像探针. 近年来, 一系列具有优异的NIR-Ⅱ发光性能的稀土纳米材料被用于高分辨活体荧光成像. 本文综合评述了近年来RENPs用于高分辨活体成像及诊疗中的研究进展, 概述了RENPs的掺杂调控、 基质晶格选择和复合敏化等NIR-Ⅱ发光增强策略, 介绍了其在多种生物医学场景中的靶向聚集、 荧光传感和疾病治疗等功能, 并总结了其在多路成像、 多模态成像和疾病诊疗中的应用. 最后, 简要分析了RENPs在未来生物医学应用中面临的挑战和发展的方向.     

基于聚集诱导发光的纳米粒子用于肝癌细胞靶向成像

利用具有聚集诱导发光特性的荧光染料4,4'-[(1E,1'E)蒽-9,10-二基双(乙烯-2,1-二基)]双(N,N-二甲基苯胺)(NDSA), 通过两亲性聚合物二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-N-羟基琥珀酰亚胺(DSPE-PEG-NHS)包覆的方法制备了明亮的橙色荧光纳米粒子, 其最大发射波长为559 nm, 在水溶液中具有2.89%的荧光量子产率. 该纳米粒子具有优异的发光特性和良好的生物相容性. 在该纳米粒子表面修饰肝癌细胞靶向的人类婆罗双树样基因-4(SALL4)抗体后, 荧光纳米粒子NDSA@SALL4可以特异性地靶向肝癌细胞, 还可以在细胞核富集, 呈现出明亮的橙色荧光, 为早期检测肝癌细胞提供了可能.     

氨基酸包覆的YVO4∶Eu纳米粒子的合成、 发光及细胞成像性能

以水为溶剂, 氨基酸为模板剂, 通过微波辅助水热方法合成了YVO₄∶Eu纳米粒子. 该纳米粒子具有结晶化程度高、 稳定性好及尺寸小(<50 nm)等特点, 且在水中具有良好的分散性. 探究了氨基酸加入量对纳米粒子结构及形貌的影响, 并将该合成方法用于其它稀土钒酸盐. 在紫外光激发下, YVO₄∶Eu纳米粒子表现出优异的荧光性能(发射明亮的红光), 可将其与柔性聚合物复合用于简易的三维(3D)图像显示. 此外, YVO₄∶Eu纳米粒子还可作为荧光探针用于标记小鼠结肠癌细胞(CT26细胞).     

金纳米笼在肿瘤细胞光热治疗中的应用

金纳米笼是一类新颖的光热转换材料,具有中空、多孔的特点,可吸收近红外波段(700~1200 nm)的光波,且光热转化效率高,可用于癌症的光热治疗。还具有良好的生物相容性,容易被多种生物分子修饰。本文以银纳米立方体作为模板剂,用氯金酸(HAuCl_4)置换方法制备金纳米笼。用红外热成像仪研究了在波长808nm、功率为200 m W·cm~(-2)的近红外激光辐射下金纳米笼的温度增加和光照效应。还研究了肿瘤细胞的细胞毒性和高热对肿瘤细胞的影响和细胞荧光成像。结果表明,金纳米笼表现出显著的光热作用,可用于光热切除癌细胞。