本文要点：本文作者以二噻吩乙烯为电子供体，苯并双噻二唑为电子受体，合成了一个新的D-A-D型荧光染料BBTD-BET。该染料在近红外一区（NIR-I）和近红外二区（NIR-II）光谱范围内均具有吸收和发射。然后作者使用PEG修饰的BBTD-BET-PEG作为活体成像探针，发现其可以实现高分辨率以及信噪比的 NIR-II荧光/光声的双模态成像。与此同时，该探针有优异的光热治疗效果，通过治疗，小鼠体内的肿瘤可被根除。这项工作首次以二噻吩乙烯作为D-A-D型荧光团构建的给体，合成的染料在肿瘤治疗中非常有前景。
图1 BBTD-BET和BBTD-BET-PEG的合成路线图和光学性质
二噻吩乙烯是一种独特的光致变色分子，两个噻吩环为其提供了强大的电子供体能力，因此二噻吩乙烯可以成为构建NIR-II荧光团的合适供体。BBTD-BET和BBTD-BET-PEG的合成路线如图1所示。BBTD-BTE在甲苯中的吸收位于788 nm，发射范围为850-1400 nm，峰值为976 nm（图1a）。BBTD-BTE在甲苯中的荧光量子产率约为1.369%（图1b）。而水溶性修饰的BBTD-BTE-PEG在水中的吸收峰和发射峰分别位于780和1094 nm（图1c）。作者还测量了BBTD-BTE-PEG在不同介质中的光稳定性，分别将样品用808nm激光连续照射1h，功率密度为200 mW/cm2。未观察到其荧光强度的显著变化，表明其良好的光稳定性（图1d）。
图2 BBTD-BET-PEG的荧光成像结果
随后作者进行了肿瘤小鼠的NIR-II荧光成像。将BBTD-BTE-PEG(6 mg/mL, 200 μL)尾静脉注射进入H22荷瘤小鼠，可以发现荧光信号主要富集在肝脏以及肿瘤部位（图2a）。将该小鼠杀死后，染料的生物分布结果与成像结果相吻合（图2b），也即肝脏、脾脏和肿瘤均表现出较强的荧光信号，其强度依次为肝脏>肿瘤>脾脏（图2c）。这些结果表明，BBTD-BTE-PEG作为造影剂在NIR-II荧光成像和肿瘤检测中具有巨大的应用潜力。
图3 BBTD-BET-PEG的光声成像结果
光声成像（PA）是另一种有用的生物成像技术，具有高成像深度和高分辨率的优点BBTD-BTE-PEG在近红外窗口的强吸收使该荧光团有成为光声造影剂的潜力。正如预期的那样，BBTD-BTE-PEG的PA光谱与其吸收光谱匹配良好，在680-850 nm的范围内显示出强烈的PA信号，峰值约为780 nm（图3a）。作者随即将BBTD-BTE-PEG经尾静脉注射到H22荷瘤小鼠体内后，观察其PA成像性能。成像结果如图3c所示，其中肿瘤的PA信号强度在60 h时达到最大值（图3b），这与图2所示的荧光成像结果一致，表明BBTD-BTE-PEG可以用作NIR-II/PA双模探针，以提高疾病诊断中的检测深度和准确性。
图4 BBTD-BET-PEG的光热治疗效果
鉴于BBTD-BTE-PEG具有良好的PA成像性能，作者进一步评估了其光热治疗效果。在尾静脉向H22荷瘤小鼠注射PBS和BBTD-BTE-PEG后的第二天，用808 nm激光照射小鼠10分钟。可以观察到，在激光照射下，经BBTD-BTE-PEG治疗的肿瘤的温度迅速升高，并达到56℃的平台，而在相同条件下，PBS治疗的肿瘤温度仅略微上升至39℃（图4b）。可以观察到，只有BBTD-BTE-PEG在激光治疗后对肿瘤显示出显著的抑制作用，并且肿瘤最终被根除，而其他三组对肿瘤生长的抑制作用可以忽略不计（图4c）。同时，在观察期内，使用BBTD-BTE-PEG、PBS+808 nm激光和BBTD-BTE-PEG+808 nm激光治疗的小鼠的体重与使用PBS治疗的小鼠的体重相当（图4d），表明这些治疗均未产生显著的副作用。这些结果均表明BBTD-BTE-PEG在小鼠层面有很好的光热治疗效果。
参考文献
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