红外二区案例｜利用NIR-Ⅱ技术进行线粒体靶向的肿瘤诊断和光热治疗实时监测

      线粒体是负责能量产生和细胞程序性死亡的重要细胞器。线粒体成像能够提供有关疾病发生与进展、早期疾病诊断和治疗的重要信息。然而迄今为止，还鲜有线粒体靶向NIR-Ⅱ荧光探针的研究报道。烷基三苯基膦阳离子、罗丹明和线粒体靶向肽等一些线粒体靶向试剂虽然已经被开发，但他们的发射波长大多在可见光或近红外Ⅰ区中，其生物成像应用受到一定局限。因此，开发新的线粒体靶向NIR-II荧光团极为迫切。

      本文作者以硫吡喃盐杂环作为电子接受体，开发出了一系列新型的具有D-A结构的近红外探针。它们的结构分别如图所示，其中，3f和H4具有最大的吸收和发射红移波长，最可能的原因是它们在D和A单元之间有很强的电荷转移结构。研究人员随后利用他们具有上转换发光的特点，进行了线粒体共定位实验，他们将3k和H4分别接上水溶性侧链PEG，并且在H4-PEG的基础上再接上靶向骨肉瘤细胞的寡肽PT,最终三个探针3k-PEG、H4-PEG和H4-PEG-PT都具有线粒体靶向性，证明了硫吡喃在线粒体近红外成像上的巨大应用前景。

图1 新型NIR-Ⅱ探针的结构及其线粒体共定位研究

      随后，研究人员将H4-PEG-PT静脉注射（200µg，200µL）到143B荷瘤小鼠体内。从NIR-II成像图可以得出结论，143B肿瘤在6到48小时内从周围背景组织中清晰可见，其信噪比在12h时达到4.57±0.15。而阻断组各时间点荧光信号均较正常组低。

图2 H4-PEG-PT体内成像效果研究

      最后，研究人员进一步探究了该近红外探针的诊疗效果。H4-PEG-PT被静脉注射进入143B小鼠。注射12h后，利用808nm的激光照射肿瘤部位8min（1.5 W/cm2），肿瘤表面温度由33.0℃快速升到66.7℃，证明H4-PEG-PT将光能转换为了热能，从而对肿瘤起到杀伤效果。

图3 H4-PEG-PT 光热治疗效果研究

参考文献

Hui Zhou, Xiaodong Zeng, Anguo Li, Wenyi Zhou, Lin Tang, Wenbo Hu, Quli Fan, Xianli Meng, Hai Deng, Lian Duan, Yanqin Li, Zixin Deng, Xuechuan Hong, Yuling Xiao. Upconversion NIR-II fluorophores for mitochondria-targeted cancer imaging and photothermal therapy. Nat. Commun., 2020, 11 , 6183, DOI: 10.1038/s41467-020-19945-w

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