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  穿透厚度是影響分子成像的重要因素。實(shí)現(xiàn)深層次組織成像，對(duì)實(shí)現(xiàn)臨床影像學(xué)應(yīng)用具有重大的意義。臨床使用的正電子發(fā)射層析成像(PET)和計(jì)算機(jī)層析成像(CT)雖不受穿透深度的限制，但是具有成本高、輻射性強(qiáng)等副作用。近年來(lái)，因此具有高空間分辨率的非侵入性光聲(Photoacoustic, PA)成像方式引起了人們的廣泛關(guān)注。利用近紅外二區(qū)的染料作為PA成像的顯影劑具有穿透厚度低，信噪比高等優(yōu)點(diǎn)。

圖1 在NIR-II區(qū)具有強(qiáng)吸的濃縮的SSS-膠束

  近期，天津大學(xué)化工學(xué)院張育淼教授團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合韓國(guó)浦項(xiàng)科技大學(xué)Chulhong Kim，和福州大學(xué)宋繼斌合成了一款在紅外二區(qū)具有超高光吸收的雙高分子聚合物體系。首先該團(tuán)隊(duì)制備了一款新型的噻二唑喹啉(TQ)基半導(dǎo)體聚合物(SP，圖1A)，并采用嵌段共聚物普朗尼克F127作為SP的載體，利用普朗尼克的溫度敏感性，低溫去除多余的表面活性劑后，由此得到了基于半導(dǎo)體聚合物的雙功能聚合物體系，SSS-膠束 （surfactant-stripped semiconducting polymer micelles (圖1B）。SSS-膠束在NIR-II區(qū) （1300 nm）有強(qiáng)光吸收 （>1000），這得益于F127特用的CMC溫度敏感性，低溫超濾可以有效地濃縮SSS-膠束溶液, 從而使SSS-膠束具有超高的吸收率（圖1D）,遠(yuǎn)高于其他商用增溶劑（圖1E）。除此之外，SSS-膠束還展示出了良好水溶性，貯藏穩(wěn)定性強(qiáng)，光熱轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢(shì)。SSS-膠束可實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的光聲（PA）成像以及光熱治療（圖2A,B），經(jīng)治療后的腫瘤消融，且無(wú)復(fù)發(fā)。同時(shí)，該納米膠束在深度組織成像的應(yīng)用上也有了很大的突破。該膠束產(chǎn)生的光聲信號(hào)可體外穿透6.5 cm雞胸組織；且分別穿透5cm，5.8cm的肌肉組織，檢測(cè)到小鼠的膀胱和大鼠的腸道內(nèi)的膠束信號(hào)（圖2C，D）。此外，將濃縮的SSS-膠束灌胃到小鼠腸道并在小鼠腹部覆蓋5.8厘米雞胸組織后，依然可以通過(guò)SSS-膠束，清楚地勾勒出小鼠的腸道輪廓（圖2E）。

圖2 SSS-膠束的生物應(yīng)用

  這項(xiàng)研究提供了一款新型聚合物類型光聲成像造影劑，豐富了NIR-II染料庫(kù)，并提出了一種新型制劑配方，得到超高濃度的納米顆粒，以便突破成像深度的限制，提高成像的精度。該工作以“Surfactant-stripped semiconducting polymeric micelles for tumor theranostics and deep tissue imaging in the NIR-II window”為題發(fā)表在《Small》上，文章第一作者是天津大學(xué)碩士生丁圓夢(mèng)，韓國(guó)浦項(xiàng)科技大學(xué)博士后byullee Park和福州大學(xué)葉鎵閩。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年項(xiàng)目，國(guó)家自然基金面上項(xiàng)目等支持。

  本工作是該團(tuán)隊(duì)近期在分子成像領(lǐng)域的最新進(jìn)展之一。深部組織成像是臨床前和臨床影像學(xué)應(yīng)用的重要內(nèi)容，它能對(duì)人體深部的各種解剖結(jié)構(gòu)和疾病診斷提供重要依據(jù)。半導(dǎo)體聚合物由于生物安全性高，吸收波長(zhǎng)長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為有潛力NIR-II PA成像造影劑。為此團(tuán)隊(duì)提出了一種雙高分子納米體系，可以達(dá)到了超高濃度，體內(nèi)穿透厚度達(dá)到新深度。團(tuán)隊(duì)利用高分子聚合物的溫度敏感性，制備了一系列用于分子成像的顯影劑(Nature Nanotechnology, 2014, 9, 631; Advanced Materials, 2016, 28, 8524). 另外，近期該團(tuán)隊(duì)利用溫敏性的普朗尼克膠束作為載體，得到一系列熒光進(jìn)一步增強(qiáng)的聚集誘導(dǎo)發(fā)射（AIE）膠束，實(shí)現(xiàn)了腸道的熒光和光聲雙模態(tài)成像，并通過(guò)與細(xì)菌天然代謝物d-氨基酸(DAA)偶聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)胃腸道菌群的熒光標(biāo)記。（Adv. Healthcare Mater. 2021, DOI:10.1002/adhm.202100356）。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202100356

  張育淼課題組實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)址：yumiaozhanglab.com

  下載：Surfactant-stripped semiconducting polymeric micelles for tumor theranostics and deep tissue imaging in the NIR-II window