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  在最新一期出版的美國(guó)化學(xué)會(huì)旗下的期刊ACS Nano（影響因子IF 13.942）上，刊載了中國(guó)科學(xué)院大學(xué)化學(xué)科學(xué)學(xué)院田志遠(yuǎn)教授課題組的研究論文Cancer Cell Membrane-Biomimetic Nanoprobes with Two-Photon Excitation and Near-Infrared Emission for Intravital Tumor Fluorescence Imaging （ACS Nano, 2018, 12, 1350-1358）。該項(xiàng)研究設(shè)計(jì)構(gòu)建了具有雙光子激發(fā)、近紅外發(fā)射特性的仿生熒光探針并成功將其應(yīng)用于活體腫瘤的高清晰度熒光成像，這是該課題組近年來(lái)在近紅外(near-infrared, NIR) 光學(xué)活性材料的設(shè)計(jì)構(gòu)建及生物應(yīng)用方面取得的系列進(jìn)展之一。

  歸因于其高靈敏度、優(yōu)良的時(shí)-空分辨率、相對(duì)于其它技術(shù)而言良好的生物兼容性等特性，基于光學(xué)活性材料的熒光探測(cè)及診療技術(shù)已在生命科學(xué)及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮日益重要的作用。生物熒光成像需要由外源性熒光團(tuán)來(lái)提供讀出信號(hào)或增強(qiáng)成像的對(duì)比度，這使得熒光探測(cè)手段的功效在很大程度上取決于熒光探針的性能。傳統(tǒng)生物熒光成像所使用的熒光探針多以可見光作為激發(fā)源、而且信標(biāo)光位于可見光區(qū)；而對(duì)于那些以深源的細(xì)胞或組織為探測(cè)目標(biāo)的應(yīng)用而言，這類激發(fā)光和信標(biāo)光都位于可見光區(qū)的熒光成像會(huì)在穿透深度上受到很大的限制。著眼于解決這一問題，國(guó)科大化學(xué)學(xué)院田志遠(yuǎn)教授帶領(lǐng)的低維光學(xué)活性材料與生物探測(cè)實(shí)驗(yàn)室近年來(lái)在新型熒光探針的設(shè)計(jì)構(gòu)建及其生物探測(cè)方面開展了系統(tǒng)研究。他們?cè)O(shè)計(jì)構(gòu)建了用NIR光通過雙光子吸收過程進(jìn)行激發(fā)、發(fā)射NIR熒光的復(fù)合型聚合物熒光探針；其熒光成像穿透深度可高達(dá)1.2毫米、對(duì)深置目標(biāo)及具有一定厚度的生物樣品進(jìn)行成像具有實(shí)用意義（ACS Applied Mater. Interfaces, 2015，7，20640-20648，IF 7.504）。

  他們還設(shè)計(jì)合成了一類可用NIR光觸發(fā)、具有良好的生物兼容性及隱身能力、優(yōu)越的氧氣通透性及對(duì)活性單重態(tài)氧的遞送能力、可進(jìn)行程序化遞送的光動(dòng)力學(xué)治療(PDT)納米載體，實(shí)現(xiàn)了對(duì)模型小動(dòng)物腫瘤極為有效的光動(dòng)力學(xué)治療效果（Nanoscale，2015，7，9806-9815，IF 7.367）。

  他們還構(gòu)建了具有超常斯托克斯位移（大于200nm）的NIR熒光開關(guān)探針；基于超常的斯托克斯位移、NIR熒光信號(hào)、及動(dòng)態(tài)比照熒光開關(guān)轉(zhuǎn)換三重機(jī)制的共同作用，成功地克服背景噪音的干擾、將細(xì)胞內(nèi)熒光成像的靈敏度提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)（ACS Appl. Mater. Interfaces，2016, 8, 4399-4406, IF 7.504)。

  在前期工作的基礎(chǔ)上，他們?cè)诮?strong>設(shè)計(jì)并合成了將具有雙光子激發(fā)特性的能量捕獲單元和能發(fā)射NIR熒光的能量受體單元集成到了聚合物分子鏈中的新型嵌段共聚共軛聚合物；并基于這種光學(xué)活性聚合物構(gòu)建了腫瘤細(xì)胞膜包覆的、可實(shí)現(xiàn)NIR光激發(fā)、NIR熒光發(fā)射的“NIR input-NIR outgoing”的仿生熒光探針。這種熒光探針以波長(zhǎng)在具有最大光通透性的生物窗口范圍的光(700-1000nm)為激發(fā)源且具有雙光子激發(fā)熒光（two-photon excited fluorescence, TPEF）特性，無(wú)需將能量給體與受體進(jìn)行摻雜，在確保探針結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的前提下實(shí)現(xiàn)高的熒光成像穿透深度。該探針?biāo)哂械母叨忍禺愋园邢蚰芰Γ皩?duì)活體腫瘤的高清晰度熒光成像能力在模型荷瘤小鼠實(shí)驗(yàn)中得到了充分驗(yàn)證（ACS Nano, 2018, 12, 1350-1358）。

  以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)的大力支持。第一作者為博士研究生呂巖霖。中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所生化工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室馬光輝研究員和魏煒研究員課題組、哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張勇教授課題組對(duì)這項(xiàng)工作有重要貢獻(xiàn)。

  文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b07716