線粒體是負責能量產生和細胞程序性死亡的重要細胞器。線粒體成像能夠提供有關疾病發生與進展、早期疾病診斷和治療的重要信息。然而迄今為止，還鮮有線粒體靶向NIR-Ⅱ熒光探針的研究報道。烷基三苯基膦陽離子、羅丹明和線粒體靶向肽等一些線粒體靶向試劑雖然已經被開發，但他們的發射波長大多在可見光或近紅外Ⅰ區中，其生物成像應用受到一定局限。因此，開發新的線粒體靶向NIR-II熒光團極為迫切。
 

本文作者以硫吡喃鹽雜環作為電子接受體，開發出了一系列新型的具有D-A結構的近紅外探針。它們的結構分別如圖所示，其中，3f和H4具有最大的吸收和發射紅移波長，最可能的原因是它們在D和A單元之間有很強的電荷轉移結構。研究人員隨后利用他們具有上轉換發光的特點，進行了線粒體共定位實驗，他們將3k和H4分別接上水溶性側鏈PEG，并且在H4-PEG的基礎上再接上靶向骨肉瘤細胞的寡肽PT,最終三個探針3k-PEG、H4-PEG和H4-PEG-PT都具有線粒體靶向性，證明了硫吡喃在線粒體近紅外成像上的巨大應用前景。
 

圖1 新型NIR-Ⅱ探針的結構及其線粒體共定位研究

      隨后，研究人員將H4-PEG-PT靜脈注射（200µg，200µL）到143B荷瘤小鼠體內。從NIR-II成像圖可以得出結論，143B腫瘤在6到48小時內從周圍背景組織中清晰可見，其信噪比在12h時達到4.57±0.15。而阻斷組各時間點熒光信號均較正常組低。

圖2 H4-PEG-PT體內成像效果研究

      最后，研究人員進一步探究了該近紅外探針的診療效果。H4-PEG-PT被靜脈注射進入143B小鼠。注射12h后，利用808nm的激光照射腫瘤部位8min（1.5 W/cm2），腫瘤表面溫度由33.0℃快速升到66.7℃，證明H4-PEG-PT將光能轉換為了熱能，從而對腫瘤起到殺傷效果。

圖3 H4-PEG-PT 光熱治療效果研究

參考文獻

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

紅外二區小動物活體熒光成像系統 - MARS

NIR-II in vivo imaging system 

高靈敏度 - 采用Princeton Instruments深制冷相機，活體穿透深度高于15mm。

高分辨率 - 獨家定制高分辨大光圈紅外鏡頭，空間分辨率優于3um

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高速采集 - 速度優于1000fps （幀每秒）

多模態系統 - 可擴展X射線輻照、熒光壽命、一區熒光成像、原位成像光譜，CT等

顯微鏡 - 紅外二區高分辨顯微系統，兼容成像型光譜儀

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