半导体共轭聚合物光学探针的设计及在自发光成像和光声成像中的应用

光学成像因其无侵袭性、高时空分辨率和高灵敏度在生物医学领域得到迅速发展.光学成像中自发光成像包括化学发光成像和长余辉成像不需实时光激发,避免了自发荧光的影响,可以得到较高的灵敏度和信噪比.光声成像则是将光信号通过热膨胀转化为声信号,避免了光散射的影响,具有较高的组织穿透深度.本文针对半导体共轭聚合物光学探针在自发光成像和光声成像技术中的应用进行综述,重点介绍了半导体共轭聚合物光学探针用于增强自发光成像、光声成像的信号强度的设计策略,以及响应型光声探针的设计原理.阐述了通过降低光学探针与发光底物之间的能隙等策略增强自发光成像信号强度,通过淬灭荧光或加速热扩散等策略放大光声信号,以及通过特异性生物分子识别或相互作用激活的响应型光声探针的具体研究成果.最后,对半导体共轭聚合物光学探针在光学成像领域存在的挑战和前景进行了展望.     

多种超分辨荧光成像技术比较和进展评述

所见即所得是生命科学研究的中心哲学,贯穿在不断认识单个分子、分子复合体、分子动态行为和整个分子网络的历程中。活的动态的分子才是有功能的,这决定了荧光显微成像在生命科学研究中成为不可替代的工具。但是当荧光成像聚焦到分子水平的时候,所见并不能给出想要得到的。这个障碍是由于受光学衍射极限的限制,荧光显微镜无法在衍射受限的空间内分辨出目标物。超分辨荧光成像技术突破衍射极限的限制,在纳米尺度至单分子水平可视化生物分子,以前所未有的时空分辨率研究活细胞结构和动态过程,已成为生命科学研究的有力工具,并逐渐应用到材料科学、催化反应过程和光刻等领域。超分辨成像技术原理不同,其具有的技术性能各异,限制了各自特定的技术特色和应用范围。目前主流的超分辨成像技术包括3种:结构光照明显微镜技术(structured illumination microscopy, SIM)、受激发射损耗显微技术(stimulated emission depletion, STED)和单分子定位成像技术(single molecule localization microscopy, SMLM)。这些显微镜采用不同的复杂技术,但是策略却是相同和简单的,即通过牺牲时间分辨率来提升衍射受限的空间内相邻两个发光点的空间分辨。该文通过对这3种技术的原理比较和在生物研究中的应用进展介绍,明确了不同超分辨成像技术的技术优势和适用的应用方向,以方便研究者在未来研究中做合理的选择。     

三元共聚法制备高亮度近红外二区荧光共轭聚合物纳米粒子及其二区光热治疗应用

为获得同时具有优异的溶解性,高亮度的近红外二区(NIR-Ⅱ,1000～1700 nm)荧光和强的NIR-Ⅱ光热转换能力的共轭聚合物,采用三元共聚策略构建了基于强电子受体和供体的NIR-Ⅱ发射共轭骨架.在此基础上,进一步通过调控电子给体BDT与2TC之间的比例,得到了一系列具有NIR-Ⅱ吸收和优异溶解性的共轭聚合物(BDT-2TC12,BDT-2TC11,BDT-2TC21).这些聚合物在700～1200 nm具有较强的NIR吸收,并在808 nm激光激发下表现出在1000～1400 nm区域内的优异NIR-Ⅱ荧光性能.利用纳米沉积的方法,将目标聚合物BDT-2TC12用两亲性的二硬脂酰磷脂酰乙酰胺-甲氧基聚乙二醇(DSPE-mPEG)进行包覆,制备得到水溶性良好的纳米粒子(BDT-2TC12NPs).该纳米粒子具有良好的稳定性,在808和1064 nm处均有较强的吸收.在1064 nm激光照射下,纳米粒子表现出优异的NIR-Ⅱ光热转换效果,可以实现对肿瘤细胞的光热治疗(PTT).在808 nm的激光激发下,纳米粒子还可以实现对小鼠血管和其他生物组织的高清晰度的NIR-Ⅱ荧光成像(FI).     

稀土发光配合物在水溶液中的组装及生物成像研究

稀土配合物具有较窄的f-f跃迁光谱带、较长的荧光寿命及较大的Stokes位移等独特的发光性质,同时其优异的顺磁性,赋予其在生物检测、疾病诊断及生物学活动研究中的重要应用价值。然而,稀土配合物大多水溶解性差,且荧光容易被环境中水分子O-H键的热振动淬灭等,极大地限制了其在水溶液及生物体系中的应用。近年来有研究表明,将稀土配合物组装成有序的二维或三维纳米材料,能够有效地促进其在水溶液及生物环境中的分散并提高或稳定其发光。综述了近年来稀土配合物在水溶液及生物环境中的自组装及生物成像等应用研究进展,并探讨了基于稀土配合物组装体的应用潜力和相应挑战,为进一步研究稀土配合物在水溶液中的组装行为及生物成像功能提供了理论基础。     

一锅法可控合成金属有机框架材料Mn-荧光素用于核磁共振/荧光成像

通过一锅法,首次将核磁共振成像试剂Mn²⁺和荧光成像试剂荧光素（FSD）自组装于一个简单的金属有机框架材料（Mn-FSD）上。实验结果表明,Mn-FSD的粒径可被控制在微纳米水平内并进行生物成像。体外和体内实验结果证实,Mn-FSD可在细胞和裸鼠中显示强绿色荧光。同时,Mn-FSD表现出较高的弛豫值（r₁=4.95 L·mmol^-1·s^-1）。     

一种基于萘酰亚胺的检测细胞内pH值的荧光探针及其生物成像应用

细胞内溶酶体的pH值对细胞自噬、吞噬、酶加工等各项生命活动有着重要影响. 细胞核是真核细胞中最大的细胞器, 控制着生物体内的遗传和代谢过程, 参与代谢过程的酶对pH值的变化很敏感. 因此, 研究细胞体内的pH值变化至关重要. 我们设计并以简单的两步反应合成了一种新型荧光探针 NpH-1. 该探针以萘酰亚胺作为荧光团, 以吗啉基团作为对pH值响应的位点, 通过光诱导电子转移(PET)机制调控荧光, 能够对pH值变化响应. 我们在缓冲范围为1.81到11.92的Britton-Robison缓冲液中测定了 NpH-1对pH值变化响应的光谱性质. 在pH值3.0道10.0的范围内, NpH-1能够对pH值的变化产生快速可逆的响应, 其p Ka值为5.41. 探针具有很高的光稳定性. NpH-1具有很低的细胞毒性, 能够用于活细胞成像. 我们用氯喹刺激HeLa细胞, 使细胞的pH值发生变化, 并用探针 NpH-1监测了这一过程中的pH值变化. 另外, 还对 NpH-1进行了溶酶体、线粒体、高尔基体、内质网和细胞核的共定位实验, 结果表明, 探针主要分布在溶酶体和细胞核中, 这意味着 NpH-1可以用于检测复杂细胞环境中的pH值变化.     

透明质酸纳米材料在荧光/光声成像和光疗中的应用

荧光/光声成像和光疗技术的生物医学应用引起了人们越来越多的关注, 然而很多荧光/光声造影剂存在生物相容性较差, 缺乏肿瘤靶向性, 信噪比较低, 功能单一等共性问题, 严重限制其诊疗应用. 透明质酸具有优异的生物相容性和主动肿瘤靶向性, 可被透明质酸酶降解, 并且易于化学修饰和实现多种超分子弱相互作用力协同工作. 因此, 人们将透明质酸与荧光/光声造影剂结合制备纳米材料, 使其在细胞乃至活体的标记性能和治疗效果获得了很大的改善. 本文综述了将两类物质结合制备纳米材料的方法, 着重阐述了纳米材料的结构与性能关系, 为其未来设计和开发提供了指导, 最后对存在的主要问题以及未来的重要研究方向进行了分析和展望.     

螺旋CT成像联合血清copeptin、IL-18水平检测在急性脑梗死患者神经功能及预后评估中的应用价值

本文选取74例急性脑梗死(ACI)患者作为研究对象,入院时根据美国国立卫生院卒中量表(NIHSS)评分分为重度组(NIHSS评分>15分,n=21)、中度组(NIHSS评分5~15分,n=24)、轻度组(NIHSS评分<5分,n=29),均接受血清copeptin和IL-18水平检测及螺旋CT成像检查。结果发现,随ACI神经功能缺损加重,血清copeptin、白细胞介素18(IL-18)水平及峰值时间升高,CBV、CBF异常下降。经ROC曲线显示,血清IL-18联合CBF预测ACI患者预后不良的曲线下面积(AUC)最大。由上述结果可见螺旋CT成像参数、血清copeptin、IL-18水平与ACI患者神经功能存在一定相关性,三者联合为临床实现ACI患者个体化治疗和改善预后提供了可能。     

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《影像科学与光化学》于1983年创刊,原名《感光科学与光化学》,双月刊。我刊是中国科技核心期刊,目前主要领域为:影像科学与技术、生物与医学成像、数字成像及图像信息处理、光化学、光医学等。ISSN 1674-0475,CN 11-5604/O6。本刊采用铜版纸彩色印刷,大16开,国内外公开发行。邮发代号2-383,订价40元/期,也可联系编辑部购买。     

磁共振扩散加权成像联合血清AFP对小肝癌临床诊断及疗效评估的价值

将194例小肝癌患者纳入小肝癌组,185例肝细胞结节患者纳入结节组,所有患者均行MRI扩散加权成像(DWI-MRI),评估患者在DWI-MRI上的形态学表现及ADC值,检测患者血清AFP水平,比较不同检测方法诊断小肝癌的准确度、灵敏度、特异度。结果显示,应用DWI-MRI联合血清AFP诊断小肝癌的特异度、灵敏度和准确度均显著高于单独应用DWI-MRI,或血清AFP(P<0.05)。表明DWI-MRI联合血清AFP对小肝癌的诊断价值显著,可为病情评估提供切实可行的参考。