聚集誘導(dǎo)發(fā)光染料在三光子熒光穿顱腦成像中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2020-09-01 作者：harry 分享到：
利用光學(xué)信號(hào)可視化觀察大腦的自然狀態(tài)是研究常見腦部疾病的重要方法。雙光子熒光（2PF）顯微成像因其激發(fā)光在傳統(tǒng)的近紅外區(qū)（NIR-I，700-1000 nm），廣泛應(yīng)用于活體生物組織成像領(lǐng)域。然而，即使借助于腦部的顱窗，因激發(fā)光束在生物組織中的信號(hào)衰減，2PF成像方式通常局限于腦部淺層組織的成像。由于顱骨的不完整，會(huì)導(dǎo)致術(shù)后動(dòng)物存活率低。此外，對(duì)于大腦自然狀態(tài)的干擾和腦組織的發(fā)炎是難以避免的干擾因素，會(huì)導(dǎo)致腦血管成像質(zhì)量的降低。
與傳統(tǒng)的2PF成像方式不同，三光子熒光（3PF）顯微成像利用近紅外二區(qū)（NIR-II，1000-1700 nm）波段內(nèi)的激發(fā)光和更高階的非線性光學(xué)效應(yīng)，**的提高了穿透深度、時(shí)間和空間分辨和信號(hào)背景比（SBR）。盡管如此，3PF成像的一個(gè)主要限制是缺少具有大的三光子吸收截面和高的熒光量子效率的有機(jī)染料。聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）的有機(jī)染料因其良好的光穩(wěn)定性和生物兼容性等特征，近年來已有不少AIE發(fā)光染料被合成出來。但是，大多數(shù)的染料是基于四苯乙烯（TPE）的分子骨架，具有相對(duì)復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)，這增加了AIE分子設(shè)計(jì)和合成的難度。因此，設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合成簡(jiǎn)便的擁有突出三光子熒光特性的**AIE生物熒光材料，仍然是一個(gè)難題。
基于上述問題，中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院秦瑋研究員、梁國(guó)棟教授與浙江大學(xué)光電學(xué)院錢駿教授課題組和香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)計(jì)和合成了AIE熒光分子BTF。該分子結(jié)構(gòu)中有電子給體三苯胺（TPA）、電子受體富馬腈（FN）和叔丁基（t-Bu）基團(tuán)，它具有**的電子給體-受體（D-A）結(jié)構(gòu)，使分子具有深紅/近紅外發(fā)射和**的多光子吸收的能力。該分子化學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合成簡(jiǎn)易，擁有**的AIE特征和**的固態(tài)熒光量子產(chǎn)率（42.6%）。合成的該AIE分子能夠通過簡(jiǎn)單的納米沉淀的方法，制備成尺寸均勻的AIE點(diǎn)。該AIE點(diǎn)擁有高的發(fā)光效率、優(yōu)良的生物相容性、大的Stokes位移、良好的光穩(wěn)定性和大的三光子吸收截面。該AIE點(diǎn)可作為**的三光子熒光納米探針，對(duì)活體小鼠顱骨下血管進(jìn)行三光子熒光成像。這次報(bào)道利用AIE點(diǎn)作為三光子熒光納米探針對(duì)完整顱骨下腦血栓過程進(jìn)行高分辨活體生物成像。這項(xiàng)工作將會(huì)有助于研發(fā)新的**非線性發(fā)光染料，用于非侵入性活體生物成像和常見腦部疾病的研究。該項(xiàng)研究工作的相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在近期的Advanced Materials（DOI:10.1002/adma.202000364）上。這項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金、浙江省自然科學(xué)基金、香港研究資助局和創(chuàng)新科技署等的資金支持。
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