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精準醫(yī)療領域，特別是針對在生物醫(yī)學成像、疾病診斷等新興領域的應用創(chuàng)新，高性能近紅外熒光染料具有非常廣闊的應用前景。郭志前教授課題組一直致力于突破染料革新應用中的關鍵技術，在高性能雙通道近紅外熒光染料應用研究中已取得系列進展，創(chuàng)新性發(fā)展了何時（When）、何處（Where）、如何（How）的實時示蹤設計新策略（WWH），解決了實時示蹤中“盲點”無法檢測的瓶頸難題。

化學動力學療法選擇性放大腫瘤細胞內(nèi)的氧化應激效應，誘導腫瘤細胞死亡，在癌癥定向藥物治療、炎癥相關疾病精準治療方面展現(xiàn)出了巨大的應用潛力。然而，在腫瘤內(nèi)進行芬頓或類芬頓催化反應的要求苛刻、效率低，其特異性產(chǎn)生的·OH壽命短、檢測難等已經(jīng)成為制約其臨床應用轉化的關鍵瓶頸難題，迫切需要建立實時監(jiān)測瘤內(nèi)反應的有效手段，如何高分辨率、實時獲取·OH的動態(tài)治療反饋已經(jīng)有待解決的重要技術挑戰(zhàn)。

郭志前教授課題組創(chuàng)新提出了基于雙通道近紅外染料發(fā)展高時空分辨率雙模納米診療新策略，實時、原位追蹤并反饋細胞和活體內(nèi)·OH的動態(tài)治療效果。相關成果研究成果以題為“Spatio‐Temporally Reporting Dose‐Dependent Chemotherapy via Uniting Dual‐Modal MRI/NIR Imaging”發(fā)表在《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.2020, DOI:10.1002 /anie.202009380），并被選為Very Important Paper（VIP論文）。

磁共振/雙通道近紅外熒光雙模式互補成像實現(xiàn)高時空分辨率治療反饋

該研究巧妙地設計了雙通道近紅外NQO1分子探針，動態(tài)檢測反饋·OH水平變化，解決了實時檢測·OH的難題并避免了其自消耗性。首次成功地將醫(yī)用磁共振MRI系統(tǒng)和雙通道熒光成像一體化定量關聯(lián)，突破了簡單組合多模式成像在時空分辨率上的盲點，實現(xiàn)了1+1>2的精準診療效果，即MRI磁共振圖像精準報告Fenton試劑的劑量空間分布；近紅外熒光成像實時反饋·OH的體內(nèi)行為，近紅外信號（NIR-1）報告Fenton試劑動態(tài)變化過程，成功將磁信號與熒光信號定量關聯(lián)；近紅外通道信號（NIR-2）實時反饋·OH治療，并與腫瘤內(nèi)芬頓催化效率的MRI信號變化聯(lián)動。這種磁共振-熒光雙模成像設計策略為發(fā)展可視化、動力學精準治療開辟了重要的設計新思路。

磁共振成像追蹤Fenton試劑分布及NIR-1信號監(jiān)測Fenton試劑的瘤內(nèi)釋放和NIR-2信號反饋·OH的治療

基于雙通道近紅外染料分子設計平臺，創(chuàng)新構建靶向癌細胞的熒光探針監(jiān)測葡萄糖氧化酶（GOD）觸發(fā)的細胞內(nèi)氧化應激水平變化，構建了可視化的腫瘤特異性級聯(lián)納米治療體系。利用近紅外雙通道熒光實時監(jiān)測生物分布和在時空模式下激活的過程，實現(xiàn)了體內(nèi)實時跟蹤腫瘤特異性的診療，相關研究成果發(fā)表在《化學科學》（Chem. Sci., 2020, 11, 3371-3377）。

基于課題組在近紅外染料方面取得的系列重要研究進展（Nat. Commun.2020, 11, 793；Angew. Chem. Int. Ed.2020, 59, 9059-9066;J. Am. Chem. Soc.2019, 141, 7, 3171–3177；Adv. Mater., 2019, 31,1805735），課題組受邀在Coord. Chem. Rev.上發(fā)表題為“Recent Progress on Molecularly Near-Infrared Fluorescent Probes for Chemotherapy and Phototherapy”的研究綜述，系統(tǒng)總結和闡述了高性能近紅外染料的設計策略及在生物成像和診斷治療方面的最新應用進展。

上述工作主要由碩士研究生馬一宇、王若飛和博士后燕宸旭等完成，并得到了田禾院士和朱為宏教授的悉心指導。該研究成果得到了材料生物學與動態(tài)化學教育部前沿科學中心、國家自然科學基金基礎科學中心項目、上海市重大專項、上海市科研創(chuàng)新計劃等項目資金的支持。

原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202009380

https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/sc/d0sc00290a

https://authors.elsevier.com/tracking/article/details.do?aid=213556&jid=CCR&surname=Guo