隨著生物醫學影像技術的不斷發展,近紅外熒光成像技術在生物醫學研究領域得到了越來越多的關注和應用。其中,近紅外二區(1000 nm-1400 nm)熒光對生物組織穿透能力強,成像信噪比高,該區域熒光成像技術在生物活體成像領域已展現出巨大潛力。量子點(Quantum dots, QDs)作為一種新型的納米熒光探針,具有亮度高、光穩定性強、光譜可調等傳統熒光染料不可比擬的優勢,在生物標記、成像與傳感等方面得到了廣泛應用,而開發具有近紅外二區熒光發射、生物相容性好、量子產率高的QDs是當前其用于活體熒光成像所面臨的重要挑戰。
中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所王強斌研究員課題組在“單源前驅體制備Ag2S近紅外量子點”(J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1470–1471)的基礎上,進一步優化制得了量子產率更高、生物相容性更好、尺寸均勻可控的Ag2S近紅外QDs。通過與美國斯坦福大學戴宏杰教授課題組合作,利用Ag2S QDs進行了細胞成像與毒性研究。結果表明,在水溶性Ag2S QDs表面修飾不同的生物識別分子,可實現對不同細胞系的特異性標記,并且該Ag2S QDs幾乎沒有細胞毒性(ACS Nano 2012, 6, 3695–3702)。
在上述工作基礎上,王強斌課題組與戴宏杰教授課題組繼續合作,進一步將Ag2S QDs用于動物活體成像研究。結果表明,因腫瘤組織對大分子的高通透性和滯留效應(簡稱EPR效應),腫瘤對QDs具有很高的攝取(圖2),該現象為腫瘤早期診斷以及手術的可視化提供了重要的技術基礎。同時,他們對導入小鼠體內QDs的命運進行了追蹤,發現除了富集于腫瘤部位的QDs外,其它QDs大部分在注射24小時后不斷的隨糞便和尿液排出;一周后,體內各個器官(肝和脾除外)的QDs均已基本排出(圖3)。
該工作已在國際著名雜志Angewandte Chemie International Edition上發表。對Ag2S QDs的長期體內代謝、分布和毒理研究正在進行之中。
此項工作得到中科院“百人計劃”、中科院先導專項、國家自然科學基金委和科技部等的大力支持。

圖1:(a)Ag2S QDs成像示意圖,(b)和(c)分別為Ag2S QDs的實物和暗場中的熒光照片,(d)和(e)分別為吸收和熒光光譜,(f)為Ag2S QDs的TEM照片。

圖2:4T1腫瘤對Ag2S QDs的高效攝取

圖3:Ag2S QDs的活體滯留和排泄情況
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