近紅外二區(qū)（1000-1700 nm）熒光團比近紅外一區(qū)（650-900 nm）熒光團要有更深的組織穿透深度和更佳的成像效果，因此廣受關(guān)注。但如今最主要的近紅外二區(qū)熒光團材料主要是由無機納米材料構(gòu)成，而這些材料在臨床試驗中往往表現(xiàn)出一定的生物毒性。相反，一些有機小分子諸如亞甲基藍和吲哚青綠則表現(xiàn)出很好的生物安全性，并已經(jīng)被用于臨床中。近紅外二區(qū)小分子主要有兩大類，第一類是多甲基類，這類染料的缺點就是小斯托克斯位移和較差的化學穩(wěn)定性。另一類則是具有D-π-D結(jié)構(gòu)的分子染料，這類染料通常具有極大的斯托克斯位移（>200 nm）和體內(nèi)成像時高信背比的特點，苯并噻二唑（BBTD）在這類染料中顯得十分經(jīng)典。但是目前現(xiàn)有的BBTD基熒光團的最大吸收波長和發(fā)射波長分別位于800 nm和1000 nm左右，這兩種熒光團的波長相對較短。因此，仍然需要有波長較長的新型熒光團被設(shè)計出來，這實際上也是光譜探針領(lǐng)域最重要的前沿課題之一。 今年8月，以中國科學院化學研究所為第一通訊單位，馬會民研究員為文章的共同通訊作者，在《Journal of the American Chemical Society》雜志上發(fā)表題為“Design, Synthesis, and Application of a Small Molecular NIR-II Fluorophore with Maximal Emission Beyond 1200 nm”的科研論文。文章報道了一種最大發(fā)射超過1200 nm的近紅外二區(qū)小分子熒光探針FM1210，這種最大發(fā)射波長的大幅度增加使FM1210能夠在體內(nèi)成像，并同時具有較低的自熒光、較高的信背比和更好的分辨率。同時，連有脂質(zhì)體的納米FM1210具有被動靶向能力和良好的水溶性，這使其能以高信背比的效果對腫瘤甚至其血管成像。
示意圖1.近紅外二區(qū)熒光團FM1210和CF1065的結(jié)構(gòu)示意圖 圖1. 10 μM的CF1065和FM1210光譜特性。(A)FM1210和(B)CF1065在不同溶劑中的吸收光譜。在980 nm和808 nm的激發(fā)下(C)FM1210和(D)CF1065的熒光光譜。(從左到右：CH2Cl2、MeOH、DMSO、PBS)是(A，B)FM1210和CF1065的亮場和(C，D)近紅外-II熒光圖像，曝光時間為20 ms。管狀在面板C和D中用白色點線標記。比較了FM1210與CF1065的吸收和熒光光譜。說明了FM1210中Se原子和氨基同時存在有利于大幅度波長紅移。 圖2. FM1210(A)和CF1065(B)對BALB/c裸鼠(n=3)的近紅外二區(qū)熒光圖像。(a，e)靜脈注射FM1210和CF1065：(a) λex =980 nm，1150 nm長通濾波器，ET=15 ms；(e) λex=808 nm，1000 nm長通濾波器，ET=15 ms。放大的股骨血管圖像(ET=900 ms)。(c，g)放大的腹部血管圖像(ET=900 ms)。(d，h)圖像b和f中橫截面線的強度分布；紅色曲線是相應(yīng)峰的高斯擬合。在峰的一側(cè)附近標記了半高寬。所有相關(guān)圖像的相對像素強度值被標記在附近的偽彩色條中。靜脈注射FM1210或CF1065后，觀察到血管有明顯的熒光。FM1210可以顯著提高活體成像的信背比。 圖3. 靜脈注射FM1210(500 μM，150 μL鹽水溶液，2%DMSO)后，麻醉小鼠(n=3)的高速成像。(A)注射FM1210 2 min后的小鼠圖像。（B）由心房和中庭的強度波動記錄的心跳曲線。分別使用FM1210對麻醉小鼠的全身進行了高速成像，通過高速成像可以解決心房搏動與心室搏動之間的細微延遲。因此，F(xiàn)M1210可能為心臟研究提供一種很有前途的方法。 圖4. 用FM1210-NPs對腫瘤進行熒光成像。(A)HeLa荷瘤小鼠FM1210-NPs的成像原理圖。(B)腫瘤血管放大的時間過程圖，小鼠 (n=2)。(C)靜脈注射FM1210-NPs(100 μL，20 mg/mL)后小鼠的時間過程圖。用FM1210-NPs注射HeLa荷瘤小鼠尾部靜脈時，豐富和精細的腫瘤血管可以被清楚地觀察到，其中擴張的血管和毛細血管可以很容易地分化。并且可以發(fā)現(xiàn)FM1210-NPs傾向于在腫瘤中積累。以上這些觀察表明，納米FM1210-NPs可能有助于腫瘤的研究。 目前，小分子熒光團的最大發(fā)射波長位于1100 nm左右，而最近馬會民課題組設(shè)計出FM1210小分子熒光探針，并將最大發(fā)射波長紅移至1210 nm處。FM1210結(jié)合了硒原子和氨基，也正是因為這兩處的改動，F(xiàn)M1210的最大發(fā)射波長比CF1065紅移了近145 nm，這是一個很大的進步。因此波長紅移也讓FM1210比CF1065有更低的背景熒光，更好的分辨率，更高的信背比。同時，馬會民課題組利用FM1210實現(xiàn)了100 fps的高速近紅外二區(qū)成像，并將FM1210-NPs用于成像腫瘤甚至血管。 馬會民 1979-1983：山東大學化學系本科 1986年：獲中國科學院化學所碩士,隨后在中科院半導(dǎo)體所工作 1990年：獲中國科學院化學所博士 1990-1992：武漢大學化學系博士后 1992-至今：中國科學院化學所工作,現(xiàn)任研究員,博士生導(dǎo)師。 曾于1996-1997年、1999年10月-2000年2月和2001年10-11月,先后三次作為德國洪堡學者在Bremen University從事研究工作。 現(xiàn)任《Current Chemical Biology》、《分析化學》、《分析科學學報》等刊物的編委;中國化學會永久會員。 2003年度中國分析測試協(xié)會科學技術(shù)二等獎(CAIA獎) 2006年度中國分析測試協(xié)會科學技術(shù)一等獎(CAIA獎) 2005年度獲得國家基金委杰出青年基金項目資助 課題組鏈接： https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.0c08187
