李盛亮教授课题组在ACS Nano发表近红外二区多光子深部脑成像研究论文

大脑是生命体最为复杂和重要的主要器官，一直是人类研究探索的核心元件和关键科学难题。如何理解大脑的生物机制以及工作原理，对于探索生命起源以及理解生物机制、疾病发生发展至关重要。为实现上述目标，众多研究人员一直致力于开发新的大脑活体影像方法和技术，比如正电子发射断层扫描、磁共振成像等技术以及超声成像等。虽然上述技术都能实现对大脑的无损式在体成像，同时为临床诊疗提供一定程度的影像学信息。但是，上述技术与方法在影像精度以及空间分辨率方面存在一定程度的缺陷，同时对于纳米级别的亚细胞精细结构和功能理解无法提供有效的支持。在过去近百年来，光学成像已经被证实为一种高分辨率和灵敏度的影像模式，但是生物组织的背景荧光干扰以及组织散射严重限制了其在深部组织的成像，同时其空间分辨率仍然有限。因此，如何开发新的技术与探针体系实现高深度、高精度脑部影像仍是当前的重大挑战。

近日，苏州大学药学院李盛亮教授与深圳大学王科教授、香港城市大学李振声教授合作在ACS Nano上发表了题为“Bright Near-Infrared π-Conjugated Oligomer Nanoparticles for Deep-Brain Three-Photon Microscopy Excited at the 1700-nm Window In Vivo”的研究论文，发展了一种高亮度的近红外二区激发纳米探针应用于高深度的三光子显微脑组织成像，实现了深达1696 μm高分辨率的深部脑血管造影与成像。

 图1. 近红外纳米探针的高精度三光子深部脑组织成像设计原理及工作机制

近年来，苏州大学李盛亮课题组通过调控近红外光学药物与探针的分子结构与构效关系，发展了一系列具有高效近红外探针，从而实现了高性能的近红外成像与分子影像(Adv. Mater. 2022, 34, 2201263; Adv. Mater. 2022, 10.1002/adma.202204749; ACS Nano 2020, 14, 13681; Adv. Sci. 2021, 8, 2003972; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 13455)。在上述工作基础上，该团队近期与深圳大学王科教授、香港城市大学李振声教授合作，发展一种高亮度近红外属性的纳米探针体系，实现了高空间分辨率的三光子深部脑影像。该研究首先设计合成了一种近红外一区高亮度发光的共轭探针，通过纳米制剂技术制备了高稳定性的水溶性纳米探针你。该纳米探针可在三光子1700 nm生物窗口实现有效的激发和发射，最佳激发和荧光发射分别为1720 nm和820 nm，该长波长激发和发射为深部组织成像提供了潜能。进一步地，通过三光子显微镜技术实现了深达1696 μm高分辨率的深部脑血管造影与成像。与此同时，细胞毒性和活体安全性评价皆证实该纳米探针具有良好的生物安全性和兼容性。

该研究的意义在于，开发了一种可近红外二区1700nm激发的高亮度近红外荧光，实现了高深度的深部脑组织成像，为三光子影像探针与脑成像提供了新的思路。

该项工作得到了国家自然科学基金委、江苏省高校优势学科建设工程、江苏省自然科学基金、深圳市科技金融计划、广东省高等学校科技创新( 重点 ) 项目以及中国科学院与香港地区联合实验室项目的支持。李盛亮教授为该论文第一作者兼通讯作者，深圳大学博士生邓想全与程慧为共同一作，深圳大学王科教授和香港城市大学李振声教授为共同通讯作者。

参考文献：Shengliang Li,* Xiangquan Deng, Hui Cheng, Xiaozhen Li, Yingpeng Wan, Chen Cao, Jie Yu, Ying Liu, Yi Yuan, Ke Wang,* and Chun-Sing Lee*, Bright Near-Infrared π-Conjugated Oligomer Nanoparticles for Deep-Brain Three-Photon Microscopy Excited at the 1700-nm Window In Vivo. ACS Nano 2022, 10.1021/acsnano.2c03813.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c03813     

通讯作者简介

李盛亮，苏州大学特聘教授，博士生导师。研究聚焦于发展新型药物与探针实现精准与高效低毒的重大疾病治疗、生物成像和生物活性调控。近年以第一或通讯作者发表高水平SCI论文90余篇，其中包括以第一或通讯作者在Adv. Mater., Angew. Chem. In. Ed.等国际权威刊物上发表的论文40余篇，其中ESI高被引论文3篇（TOP 1%）。论文引用超过3800次，H指数为35，授权中国专利4项，申请PCT 国际专利 4项，参与撰写2本纳米材料领域书籍。同时长期担任Angew. Chem. In. Ed., Adv. Mater., ACS Nano, Adv. Funt. Mater.等诸多国际学术期刊的审稿人。主要研究方向：光学药物、探针以及纳米医学