张凡课题组Adv.Mater：近红外二区荧光寿命成像技术用于原位肝肿瘤检测

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近日，张凡教授研究团队构筑了肿瘤微环境响应的近红外二区稀土发光纳米颗粒-染料Förster能量共振转移（FRET）体系，利用近红外二区荧光寿命成像手段对小鼠原位肝肿瘤进行了精准检测，有望为活体深组织荧光成像检测研究提供新的思路。相关研究论文“A Tumor-Microenvironment-Responsive Lanthanide-Cyanine FRET Sensor for NIR-II Luminescence-Lifetime In Situ Imaging of Hepatocellular Carcinoma”在线发表于《先进材料》（Advanced Materials）。张凡教授课题组的博士生赵梦瑶与已毕业博士生李本浩为论文共同第一作者。  

       稀土掺杂近红外二区下转换纳米颗粒作为成像造影剂，被广泛应用于生物体荧光成像、检测等领域。然而，在荧光信号穿透生物组织的过程中，会因组织吸收与散射发生不可避免的荧光信号强度衰减。这为荧光成像的定性、定量检测带来了极大困扰。同时，静脉注射的纳米颗粒会大量被肝脏捕获，造成极高的荧光强度背景信号，这进一步提高了肝脏相关肿瘤的检测难度。
       针对目前存在的问题，张凡教授团队提出了基于荧光寿命成像手段对原位肝肿瘤进行精准检测。作者构筑了以近红外二区发光的钕掺杂稀土纳米颗粒作为能量供体，针对肿瘤微环境中活性氮物种响应的染料MY-1057作为能量受体。探针的荧光寿命由表面MY-1057受体数量决定，并且在肿瘤微环境活性氮物种存在下荧光寿命发生线性恢复。值得关注的是，与荧光强度恢复曲线不同，荧光寿命恢复曲线在不同模拟组织穿透深度下保持高度一致。因此，荧光寿命探针可对肿瘤微环境中活性氮物种进行定量检测。相比于低信噪比的荧光强度成像，荧光寿命成像可准确地将肝脏肿瘤与正常肝组织区分开，其结果与临床标准磁共振成像以及解剖结果高度吻合。这种基于荧光寿命成像的肝肿瘤原位检测新技术可被广泛推广至其他活体内生物活性物质的定性、定量检测。

图1. （a）荧光寿命探针结构示意图。（b）荧光寿命探针响应肿瘤微环境中活性氮物种的寿命变化示意图。（c）荧光寿命成像精准检测原位肝肿瘤。

       该工作得到了复旦大学化学系、聚合物工程国家重点实验室、复旦大学先进材料实验室、国家重点研发项目、国家自然科学基金优秀青年基金、上海市科学技术委员会重点基础研究项目的大力支持。
       该论文作者为：Mengyao Zhao+, Benhao Li+, Yifan Wu, Haisheng He, Xinyan Zhu, Hongxin Zhang, Chaoran Dou, Lishuai Feng, Yong Fan, Fan Zhang*
       全文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202001172


       文章来源：复旦大学
       张凡,复旦大学化学系教授，博士生导师。国家杰出青年基金获得者，中组部青年拔尖人才（万人计划）。2002年获得华东理工大学学士学位，2008年获复旦大学化学系理学博士学位。2008-2010年美国加州大学圣芭芭拉分校化学与生物化学系博士后。2010年8月加入复旦大学化学系，2012年协调成立复旦-陶氏化学联合研究中心，任研究中心副主任。主要研究领域包括生物纳米技术及生物分析，药物储存与释放，体内与体外生物成像等。共发表SCI论文100余篇，论文总他引6000+次, SCI H-index为43。其中包括Nat. Commun（3篇），J. Am. Chem. Soc.（7篇），Angew. Chem. Int. Ed.（5篇），Nano Lett.（4篇），Adv. Mater.（4篇）等权威刊物。18篇论文入选ESI “Highly Cited Papers”。出版英文专著2部（德国Springer/英国皇家化学会）。获得了侯德榜科学技术青年奖、上海市科技进步奖、上海市科技英才奖以及明治生命科学奖等奖励。担任国际期刊Frontiers in Chemistry (Nanoscience Section)主编（IF=3.994），CurrentNanoscience副主编，Advanded Materials旗下Particle & Particle Systems Characterization (Wiley)（IF=4.474）国际编委，《化学学报》、《分析化学》、《中国化学快报》编委。