Le présent protocole décrit une opération détaillée d’imagerie par fluorescence NIR-II en temps réel d’une souris à l’aide d’un dispositif d’imagerie optique NIR-II.
En tant que technologie d’imagerie émergente, l’imagerie par fluorescence proche infrarouge II (NIR-II, 1000-1700 nm) présente un potentiel important dans le domaine biomédical, en raison de sa sensibilité élevée, de sa pénétration des tissus profonds et de son imagerie supérieure avec une résolution spatiale et temporelle. Cependant, la méthode visant à faciliter la mise en œuvre de l’imagerie par fluorescence NIR-II pour certains domaines urgents, tels que les sciences médicales et la pharmacie, a intrigué les chercheurs concernés. Ce protocole décrit en détail les applications de construction et de bioimagerie d’une sonde moléculaire de fluorescence NIR-II, HLY1, avec un squelette D-A-D (donneur-accepteur-donneur). HLY1 a montré de bonnes propriétés optiques et biocompatibilité. De plus, l’imagerie vasculaire et tumorale NIR-II chez la souris a été réalisée à l’aide d’un dispositif d’imagerie optique NIR-II. Des images de fluorescence NIR-II haute résolution en temps réel ont été acquises pour guider la détection des tumeurs et des maladies vasculaires. De la préparation de la sonde à l’acquisition des données, la qualité de l’imagerie est grandement améliorée et l’authenticité des sondes moléculaires NIR-II pour l’enregistrement des données en imagerie intravitale est assurée.
L’imagerie par fluorescence est l’outil d’imagerie moléculaire couramment utilisé en recherche fondamentale, et est également souvent utilisée pour guider la résection chirurgicale de la tumeur dans les cliniques1. Le principe essentiel de l’imagerie par fluorescence est d’utiliser une caméra pour recevoir la fluorescence émise par un laser après l’irradiation d’échantillons (tissus, organes, etc.) 2. Le processus est terminé en quelques millisecondes3. Les longueurs d’onde d’imagerie de fluorescence peuvent être divisées en ultraviolet (200-400 nm), région visible (400-700 nm), proche infrarouge I (NIR-I, 700-900 nm) et proche infrarouge II (NIR-II, 1000-1700 nm)4,5,6. Parce que les molécules endogènes telles que l’hémoglobine, la mélanine, la désoxyhémoglobine et la bilirubine dans les tissus biologiques ont une forte absorption et un effet de diffusion sur la lumière dans les régions visibles, la pénétration et la sensibilité de la lumière sont considérablement réduites, et l’imagerie de fluorescence dans les longueurs d’onde de la lumière visible est affectéenégativement 7,8,9.
L’imagerie par fluorescence NIR-II présente une faible absorption et diffusion des photons, une vitesse d’imagerie élevée et un contraste (ou une sensibilité) d’image élevé10,11. À mesure que la longueur d’onde de fluorescence augmente, l’absorption et la diffusion de la fluorescence dans les tissus biologiques diminuent progressivement, et l’autofluorescence dans la région NIR-II est extrêmement faible12. Ainsi, la fenêtre NIR-II augmente considérablement la profondeur de pénétration des tissus et obtient une résolution et un rapport signal sur bruit plus élevés13,14,15. La fenêtre NIR-II peut être subdivisée en fenêtres NIR-IIa (1300-1400 nm) et NIR-lIb (1500-1700 nm)16. À ce jour, plusieurs matériaux NIR-II importants ont été signalés, notamment des nanotubes de carbone à paroi simple en matériaux inorganiques, des nanoparticules de terres rares, des points quantiques et des nanoparticules de polymères semi-conducteurs de matériaux organiques, des colorants à petites molécules, des matériaux luminescents induits par agrégation, etc. 1,17,18,19,20,21,22. Les nanomatériaux inorganiques s’accumulent facilement dans le foie, la rate, etc., et peuvent être biotoxiques à long terme23. Le fluorophore organique à petites molécules présente les avantages d’un métabolisme rapide, d’une faible toxicité, d’une modification facile et d’une structure claire, ce qui en fait la sonde la plus prometteuse pour un usage clinique24.
Le système d’imagerie optique NIR-II est également un élément essentiel de la bioimagerie par fluorescence, car il peut collecter efficacement les signaux de fluorescence NIR-II de la sonde NIR-II, produisant ainsi des images fonctionnelles, anatomiques et moléculaires précises25,26. Le système d’imagerie NIR-II comprend principalement des caméras infrarouges à ondes courtes, des filtres passe-long (LP), des lasers et des processeurs informatiques. In vivo L’imagerie fluorescente NIR-II est considérée comme l’une des approches d’imagerie les plus réalisables pour élucider les mécanismes des maladies et la nature de la vie27,28,29. La technologie d’imagerie NIR-II a été largement utilisée dans des domaines biomédicaux tels que la détection des cellules cancéreuses, l’imagerie dynamique, le traçage ciblé in vivo et la thérapie ciblée, en particulier dans la recherche en oncologie30,31. Cependant, compte tenu des exigences techniques élevées de la technologie d’imagerie NIR-II sur les sondes et les instruments d’imagerie, elle laisse également perplexe et restreint l’utilisation pratique des chercheurs dans différents domaines. Par conséquent, la préparation des sondes d’imagerie NIR-II et les applications de l’imagerie NIR-II sont présentées en détail dans cet article.
L’imagerie fluorescente NIR-I peut être utilisée dans une certaine mesure pour l’imagerie tumorale et vasculaire, mais en raison de la longueur d’onde d’émission maximale limitée des fluorophores NIR-I (<900 nm), elle entraîne une faible pénétration tissulaire et un rapport de fond du signal tumoral33,34. Une résolution d’imagerie faible et faible peut entraîner un écart entre le résultat du traitement par rétroaction d’imagerie et l’eff…
The authors have nothing to disclose.
Ce travail a été partiellement soutenu par des subventions de NSFC (82273796, 82111530209), des fonds spéciaux pour guider le développement scientifique et technologique local du gouvernement central (XZ202202YD0021C, XZ202102YD0033C, XZ202001YD0028C), le projet clé d’innovation scientifique et technique de la province du Hubei (2020BAB058), les fonds de recherche fondamentale pour les universités centrales et les programmes de prévention et de contrôle COVID-19 de la région autonome du Tibet pour le développement scientifique et technologique.
Anhydrous pyridine | Perimed | 110-86-1 | |
Anhydrous sodium sulfate | China national medicines Co.,Ltd | SY006376 | |
Black cardboard | Suzhou Yingrui Optical Technology Co., Ltd | AO00158 | |
Column chromatography | Energy Chemical | E080498 | |
Diphenylphosphine palladium dichloride | Sigma-Aldrich | B2161-1g | |
DSPE-PEG2000 | Ponsure | PS-E1 | |
Dulbecco's modified eagle medium | Gibco | 8121587 | |
EGTA | Biofroxx | EZ6789D115 | |
Fetal bovine serum | Gibco | 2166090RP | |
Isoflurane | GLPBIO | GC45487-1 | |
K2CO3 | Macklin | P816305-5g | |
N. N '- dimethylformamide | China national medicines Co.,Ltd | 02-12-1968 | |
NIR-II imaging instrument | Suzhou Yingrui Optical Technology Co., Ltd | 16011109 | |
N-sulfenanilide | Enerry chemical | 1250030-5g | |
PdCl2(dppf)2CH2Cl2 | TCI | B2064-1g | |
penicillin-streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
Tetrahydrofuran | China national medicines Co.,Ltd | M005197 | |
Tetratriphenylphosphine palladium | Immochem | 1021232-5g | |
Tetratriphenylphosphine palladium | Sigma-Aldrich | 1021232-5g | |
Tributyltin chloride | Immochem | QH004335 | |
Trimethylchlorosilane | China national medicines Co.,Ltd | 40060560 |