近日，浙江大學申有青教授團隊周珠賢副教授和青島大學叢海林教授合作在ACS Nano雜志上發(fā)表了題為Tuning the Brightness and Photostability of Organic Dots for Multivalent Targeted Cancer Imaging and Surgery的研究論文。文中報道了一種開發(fā)單分子樹枝狀熒光納米點的合成策略，這種熒光納米點具有良好可調(diào)的光學特性，在體內(nèi)熒光成像及手術導航領域的具有潛在的應用價值。該論文周珠賢副教授為通訊作者，叢海林教授和王楷淇博士生為文章共同第一作者。該工作得到國家自然科學基金（No. 21875211, 51603180, 21675091和21874078），國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFA0200301）、中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金（2019FZA4020）、山東省泰山青年學者計劃項目（tsqn20161027）、山東省科學與技術創(chuàng)新計劃（2018CXGC1407）、山東省重點研發(fā)計劃（2016GGX102028, 2016GGX102039, 2017GGX20111）和山東省創(chuàng)新領導者計劃（No. 168325zhc）的資助。
導讀
熒光分子探針光學成像技術能夠在細胞及分子水平上揭示疾病的內(nèi)在狀態(tài)，對于癌癥的早期檢測、診斷及圖像引導手術具有可觀的應用前景。目前，商業(yè)用熒光團大多數(shù)為小分子化合物，例如花菁染料，其發(fā)展及應用受到光漂白、低熒光量子產(chǎn)率、體內(nèi)非特異性靶向、不良藥物動力學等缺點的限制。
針對這一問題，作者以有機小分子熒光團苝酰亞胺為核心，以生物可降解的賴氨酸為重復單元，制備得到一系列結構精準的熒光樹枝狀納米點（PDI-PLL-G1~G8）。作者發(fā)現(xiàn)可通過調(diào)節(jié)樹枝狀納米點的尺寸大小來調(diào)節(jié)其熒光特性，高代數(shù)樹枝狀納米點可將疏水性染料完全埋藏在樹枝狀大分子內(nèi)部，避免分子間聚集誘導的熒光淬滅。相比小分子有機熒光團，高代數(shù)的樹枝狀納米點具有更高的熒光亮度，其熒光量子產(chǎn)率可提高20倍，并具有優(yōu)良的穩(wěn)定性和抗光漂白能力。隨后，作者以PDI-PLL-G5為例，在分子表面引入生物素（Biotin）作為腫瘤靶向配體，驗證了樹枝狀熒光納米點的多價靶向腫瘤成像能力。結果顯示活體腫瘤與正常組織原位信號比（TNR）約為3，持續(xù)時間超過5天，體外TNR約為17，腫瘤和健康組織分界清晰，可為小鼠轉移瘤模型的圖像引導手術提供準確判斷。
本文研究要點
1、作者以苝酰亞胺染料為核，安全無毒的賴氨酸為分支單元，合成了一系列具有結構精準，單分散性良好且純度較高的樹枝狀大分子。
2、PDI-PLL樹狀大分子的光學性質(zhì)具有尺寸依賴性，其熒光量子產(chǎn)率隨著尺寸增加而增大，提高約30倍，光學壽命以及水溶液光穩(wěn)定性也呈現(xiàn)出隨著尺寸增加而升高的趨勢。相較于有機小分子熒光染料Cy5，PDI-PLL樹枝狀大分子在細胞水平及活體水平上更具備長期熒光成像追蹤的能力。
3、表面修飾影響著樹枝狀熒光探針的靶向能力、血液清除動力學和生物分布。相較于未經(jīng)修飾的G5-Ac，LC-Biotin配體的引入并未增加PDI-PLL-G5對受體陽性細胞系的攝取和靶向腫瘤能力，反而加快腎臟清除率。多價PEG-Biotin的引入，可提高PDI-PLL-G5對受體陽性細胞系的攝取及靶向腫瘤能力，且多價配體與受體的結合效果要優(yōu)于單價，隨著配體數(shù)目增多，細胞攝取量明顯提高，血液循環(huán)時間更長，腫瘤特異性靶向能力更強。
4、多價靶向樹枝狀探針可特異性靶向腫瘤，在腫瘤組織內(nèi)熒光穩(wěn)定且持久，并可準確的實現(xiàn)腫瘤邊界的界定，在熒光圖像手術導航中表現(xiàn)出優(yōu)異的潛力。
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