본 프로토콜은 NIR-II 광학 이미징 장치를 사용한 마우스의 상세한 실시간 NIR-II 형광 이미징 동작을 설명합니다.
새로운 이미징 기술인 근적외선 II(NIR-II, 1000-1700nm) 형광 이미징은 높은 감도, 심층 조직 침투, 공간 및 시간 해상도를 통한 우수한 이미징으로 인해 생물 의학 분야에서 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 의학 및 약학과 같이 시급히 필요한 일부 분야에서 NIR-II 형광 이미징의 구현을 용이하게 하는 방법은 관련 연구자들을 당황하게 했습니다. 이 프로토콜은 DAD(기증자-수용체-기증자) 골격이 있는 NIR-II 형광 분자 프로브 HLY1의 구성 및 바이오이미징 응용 분야에 대해 자세히 설명합니다. HLY1은 우수한 광학적 특성과 생체적합성을 보였다. 또한, NIR-II 광학 이미징 장치를 사용하여 마우스의 NIR-II 혈관 및 종양 이미징을 수행했습니다. 실시간 고해상도 NIR-II 형광 이미지를 획득하여 종양 및 혈관 질환의 검출을 안내했습니다. 프로브 준비에서 데이터 수집에 이르기까지 이미징 품질이 크게 향상되고 생체 내 이미징에서 데이터 기록을 위한 NIR-II 분자 프로브의 신뢰성이 보장됩니다.
형광 이미징은 기초 연구에서 일반적으로 사용되는 분자 이미징 도구이며, 클리닉에서 외과적 종양 절제술을 안내하는 데에도 자주 사용됩니다1. 형광 이미징의 필수 원리는 샘플(조직, 장기 등)을 조사한 후 레이저에서 방출되는 형광을 수신하기 위해 카메라를 사용하는 것입니다. 2. 프로세스는 몇 밀리 초 이내에 완료됩니다3. 형광 이미징 파장은 자외선 (200-400 nm), 가시 영역 (400-700 nm), 근적외선 I (NIR-I, 700-900 nm) 및 근적외선 II (NIR-II, 1000-1700 nm) 4,5,6. 생물학적 조직의 헤모글로빈, 멜라닌, 데 옥시 헤모글로빈 및 빌리루빈과 같은 내인성 분자는 가시 광선 영역의 빛에 강한 흡수 및 산란 효과를 가지므로 빛의 침투 및 감도가 크게 감소하고 가시 광선 파장의 형광 이미징에 악영향을 미칩니다 7,8,9.
NIR-II 형광 이미징은 낮은 광자 흡수 및 산란, 높은 이미징 속도 및 높은 이미지 대비(또는 감도)를 가지고 있습니다10,11. 형광 파장이 증가함에 따라 생물학적 조직에서 형광의 흡수 및 산란은 점차 감소하고 NIR-II 영역의 자동 형광은 매우 낮다12. 따라서, NIR-II 창은 조직의 침투 깊이를 상당히 증가시키고, 더 높은 해상도 및 신호 대 잡음비13,14,15를 얻는다. NIR-II 창은 NIR-IIa(1300-1400nm) 및 NIR-lIb(1500-1700nm) 창으로 더 세분화할 수 있습니다(16). 현재까지 무기 재료 단일벽 탄소 나노튜브, 희토류 나노입자, 양자점 및 유기 재료 반도체 고분자 나노입자, 소분자 염료, 응집 유도 발광 재료 등을 포함하여 여러 획기적인 NIR-II 재료가 보고되었습니다. 1,17,18,19,20,21,22. 무기 나노물질은 간, 비장 등에 쉽게 축적되며 잠재적인 장기 생체 독성을 가지고 있다23. 유기 소분자 형광단은 빠른 신진대사, 낮은 독성, 쉬운 변형 및 명확한 구조의 장점을 가지고 있어 임상용으로 가장 유망한 프로브입니다24.
NIR-II 광학 이미징 시스템은 NIR-II 프로브에서 NIR-II 형광 신호를 효과적으로 수집하여 정확한 기능, 해부학적 및 분자 이미지를 렌더링할 수 있기 때문에 형광 바이오이미징의 중요한 구성 요소이기도 합니다(25,26). NIR-II 이미징 시스템은 주로 단파 적외선 카메라, 장거리 통과(LP) 필터, 레이저 및 컴퓨터 프로세서로 구성됩니다. 생체 내 NIR-II 형광 영상은 질병의 메커니즘과 생명의 본질을 설명하기 위한 가장 실현 가능한 영상 접근법 중 하나로 간주됩니다27,28,29. NIR-II 이미징 기술은 암세포 검출, 동적 이미징, 생체 내 표적 추적 및 표적 치료와 같은 생물 의학 분야, 특히 종양학 연구에서 널리 사용되었습니다30,31. 그러나 이미징 프로브 및 기기에 대한 NIR-II 이미징 기술의 높은 기술적 요구 사항을 고려할 때 다양한 분야의 연구원의 실제 사용을 방해하고 제한합니다. 따라서 NIR-II 이미징 프로브의 준비와 NIR-II 이미징의 응용은 이 기사에서 자세히 소개됩니다.
NIR-I 형광 이미징은 종양 및 혈관 이미징에 어느 정도 사용될 수 있지만 NIR-I 형광단(<900nm)의 제한된 최대 방출 파장으로 인해 조직 침투 및 종양 신호 배경 비율이33,34가 불량합니다. 열악하고 낮은 이미징 해상도는 이미징 피드백 치료의 결과와 실제 치료 효과 사이에 편차를 유발할 수 있습니다. 또한, 대부분의 NIR-I 형광단은 광학 안정성이 낮고 대사?…
The authors have nothing to disclose.
이 작업은 NSFC(82273796, 82111530209), 중앙 정부의 지역 과학 및 기술 개발 지도를 위한 특별 기금(XZ202202YD0021C, XZ202102YD0033C, XZ202001YD0028C), 후베이성 과학 기술 혁신 핵심 프로젝트(2020BAB058), 중앙 대학을 위한 기초 연구 기금, 과학 기술 개발을 위한 티베트 자치구 COVID-19 예방 및 통제 프로그램의 보조금으로 부분적으로 지원되었습니다.
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 |