在短波红外光谱区域开启对体内血管系统氧化还原稳态的荧光传感

本文要点：

几十年来，过量服用对乙酰氨基酚（APAP

acuteliverfailure,ALF

在短波红外光谱区域开启对体内血管系统氧化还原稳态的荧光传感

APAP

shortwaveinfraredspectralregion,SWIR

SWIR

APAP

近红外二区小动物活体荧光成像系统MARS

近年来，已经有一些关于具有SWIR

SWIR

SWIR

homofluorescenceresonanceenergytransfer,homo-FRET

/

-

symmetry-breakingcharge-transfer,SBCT

七甲基菁（Cy7

IR1080

1000nm

IR1080

V

VAD1080

1

图1.VAD1080和IR1080的合成

作者首先研究了所合成的IR1080

VAD1080

CH2

2

中的光谱特征。IR1080

2A-B

1.2%

IR1061

2E-H,VAD1080

IR1080

VAD1080

VAD1080

=0.08%

IR1080

进一步用CH2

2

中的瞬态吸收光谱研究了VAD1080

IR1080

IR1080

groundstatebleaching,GSB

stimulatedemission,SE

100ps

GSB

GSB

SE

/

1.4ps

33ps

VAD1080

GSB

1047nm

1000nm

0.6ps

6.5ps

SCBT

SWIR

图2.IR1080和VAD1080在CH2

2

已知IR1080

ONOO-

、ClO-

和H2

2

。作者设想，VAD1080

SCBT

SWIR

3A

VAD1080

为了评估策略的可行性，作者首先研究了VAD1080

DMF

v/v=1:1

ONOO-

的反应性。探针溶液的吸光度为0.6

ONOO-

当量的增加而连续下降。这与所提出的ONOO-

氧化裂解VAD1080

3B

ONOO-

的浓度从0μM

11μM

1004nm

61

VAD1080

SCBT

ONOO-

（11–21μM

3C

接着还研究了VAD1080

ONOO-

之间的反应动力学，反应在约100s

3D

VAD1080

ClO-

和·

OH

H2

2

）不会导致荧光开启（图3E

VAD1080

图3.

A

VAD1080

B

H2

（v/v=1:1

1%TFA

VAD1080

20μM

ONOO-

的吸收滴定和（C

λ

ex

=940nm

D

VAD1080

20μM

ONOO-

的反应动力学。（E

VAD1080

20μM

5

H2

2

：5

·OH

1

ClO-

：0.5

ONOO-

：0.5

最后，作者在小鼠模型中展示了对APAP

DSPE-PEG2000

VAD1080

PBS

PBS

VAD1080

APAP

VAD1080

APAP

300mg/kg

N-

NAC

300mg/kg

VAD1080

60

4a

1

60

150mg/kg

APAP

4a

2

APAP

4a

3/4

N-

NAC

4a

5

APAP

作者分析，肝脏中的荧光开启可能是肝脏中探针直接氧化和肝脏中远端生成的氧化产物积累的综合结果，而两者都与血管系统的氧化应激有关。有趣的是，在开始的1小时内荧光开启主要在脉管系统中发现，而肝脏中的信号直到60

4A,C

APAP

APAP

1

ONOO-

确实会在正弦内皮细胞中产生，导致酪氨酸的硝化，从而对血管造成损伤。免疫组织化学实验结果也证明了这一观点（图4B

NT

4D

NAC

NT

图4.

a

BALB/c

PBS

APAP

300mg/kg

NAC

300mg/kg

APAP

150mg/kg

300mg/kg

500mg/kg

VAD1080

1mg/mL

100μL

VAD1080

2

30

60

90

120

180

240

300

b

H&E

c

VAD1080

d

APAP

300mg/kg

0.5

1

3

NT

InGaAsCCD

808nm

180mW/cm2

；1200nmLP

1000ms

****

P

0.0001

总之，本研究开发了一种用于SWIR

V

SBCT

SBCT

ps

SWIR

ONOO-

反应时，VAD1080

SBCT

SWIR

APAP

VAD1080

APAP

APAP

参考文献

Wang,M.;Wang,X.;Wei,R.;Zhang,Y.;Chen,J.;Luo,X.;Qian,X.;Yang,Y.,Symmetry-breakingcharge-transferenablesturn-onfluorescencesensingintheshortwaveinfraredspectralregionforinvivovasculatureredoxhomeostasis.SensorsandActuatorsB:Chemical2023,394.

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近红外二区小动物活体荧光成像系统-MARS

NIR-IIinvivoimagingsystem

高灵敏度-

15mm

高分辨率-

3um

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