染料探针 | 激活型NIR-II荧光探针用于β-淀粉样蛋白的体内成像
本文要点：阿尔茨海默病(ad)是临床广泛的神经退行性疾病，严重威胁人们的生命健康。β 淀粉样蛋白 (aβ) 作为ad的典型病理生理学标志物，来源于单体 aβ 自发聚集成形成不溶性aβ原纤维，积聚并沉积在大脑中，从而诱发神经系统性疾病。目前还没有有效的策略来治疗ad的发生发展。脑脊液的诊断过程具有侵入性（脊髓穿刺），因此不被广泛接受。相比之下，开发用于检测aβ蛋白的成像探针为ad的早期表征和及时干预提供了有效策略，如正电子发射断层扫描（pet）、单光子发射计算机断层扫描（spect）和磁共振成像（mri）等。然而这些探针具有灵敏度低、成本高、电离辐射和高背景等缺点，因此开发可激活荧光探针具有重要意义。近红外二区小动物活体成像系统 - mars
目前，用于aβ蛋白的成像荧光探针有硫黄素t（tht）和硫黄素s（ths），但他们的发射波长短（480 nm），血脑屏障（bbb）穿透能力差，限制了它们的体内应用。此外，虽然有一些可激活的荧光探针用于aβ蛋白的体内成像，但这些探针的荧光发射通常位于nir-i区(650–900 nm) ，穿透深度浅，信噪比(snr)低，不适合脑组织成像。因此本文作者开发了nir-ii区（900–1700 nm）发射的可激活荧光探针用于aβ蛋白的体内成像(图1)。
图1. dmp2用于aβ蛋白的体内成像
首先，作者设计并筛选了一系列aβ蛋白的特异性nir-ii荧光响应探针(d-π-a结构)，探针由三部分组成：咔唑或二甲氨基苯为电子供体（d），噻吩桥或双键为π桥，同时提高亲脂性（容易透过bbb），以及苯并吲哚鎓作为电子受体（a），合成了荧光探针ecv、dmp1、dmp2和dmp3（图2a）。随后，作者评价了探针的光学性能。溶剂效应测试说明ecv发射位于nir-i区，其他三种化合物均处于nir-ii区（图2e-h）。gaussian09w计算进一步说明更强的给电子作用能够增强推拉效应，从而产生nir-ii区的红移荧光（图2i）。
图2. (a) 探针的分子结构 (e、f、g、h) ecv、dmp1、dmp2和dmp3探针在不同极性溶剂中的荧光光谱。(i) 探针在水中的homo-lumo能极差。
此外，作者还观察到这四种探针对粘度有依赖性的荧光变化，所以推断探针可能发生了扭曲的分子内电荷转移过程(twisted intramolecular charge transfer, tict)。tict效应已被用于检测a β蛋白的荧光探针的构建，抑制分子内的tict效应能够提高荧光探针的稳定性和量子产率。紧接着，作者测试并筛选了探针对aβ原纤维的响应情况。与aβ原纤维孵育后，dmp1、dmp2和dmp3的nir-ii荧光分别选择性的增强了27.0倍、41.8倍和43.1倍，而ecv几乎无差异（图3f-h）。荧光增强可能是由于aβ原纤维介导了探针在光照射情况下从非发射扭曲的tict状态转变为高荧光准平面局部激发(le)状态。相比于商业探针tht仅5.1倍的荧光增强，dmp2和dmp3具有更理想的成像对比度。基于荧光的饱和结合法计算dmp2的结合亲和力(kd)为42.0 nm，与aβ原纤维具有很好的结合亲和力（图3i-k）。然后作者使用dmp2测试其与tht结合的aβ原纤维的竞争位移能力，置换率高达72%(图3l)。
图3. (e) 探针与aβ聚集体结合后的荧光增强倍数 (f、j、h) 探针在其他潜在干扰物存在时对aβ聚集体的选择性研究(1-10：潜在干扰物，离子、氨基酸和牛血清白蛋白等11：aβ 单体) (i、j、k) pbs溶液中探针的结合亲和力测定 (l) dmp2和tht探针的竞争置换实验。
然后，作者使用分子对接软件模拟了探针与aβ原纤维之间的相互作用(图4)，进一步说明了dmp2探针具有高选择性的荧光“off-on”响应和与aβ蛋白的强结合亲和力，在检测aβ蛋白方面具有很大前景。
图4. dmp2与aβ原纤维的相互作用图
随后，作者检测了dmp2与aβ蛋白结合后nir-ii荧光的穿透深度。nir-ii荧光在0.5 cm厚度下的信噪比仍然为20.4，在1.5 cm的厚度上，nir-ii荧光信号仍是可识别的(图5a-b)。与此同时，作者通过构建体外血脑屏障模型（图5c）测试了dmp2穿透血脑屏障的能力。dmp2的通透性随孵育时间的增加而增加，120 min后达到23.8%，比tht高9.9倍，与fda批准的可穿透血脑屏障的药物替莫唑胺(tmz)相当，说明其其亲脂性适合穿透血脑屏障(图5d)。
图5. (a、b) dmp2探针在溶液和脑切片中的组织渗透能力研究 (c、d) 体外血脑屏障模型及transwell室渗透性试验
在活体测试中作者选用探针dmp2与商业探针ths分别对野生型小鼠和转基因ad模型小鼠的脑组织切片进行成像对比，正如预期的，在dmp2或ths染色后，在野生型小鼠脑切片中没有观察到明显的荧光。相比之下，在用ths和dmp2染色后，来自ad模型小鼠的脑切片在大脑皮层和海马区域显示出聚集性荧光，表明dmp2对aβ蛋白的检测具有高度特异性。此外，对脑切片中线性靶向区域荧光强度的定量研究进一步说明了dmp2和ths均可染色aβ蛋白，但前者的信号更强（图5 e-f）。
图5 (e、f)野生型小鼠和转基因ad模型小鼠的脑组织切片成像
最后在体内成像时，作者选用8月龄的app/ps1转基因ad模型小鼠和野生型小鼠进行研究（图6a）。野生型小鼠在注射dmp2后各个时间点的脑内荧光信号均较弱。而ad模型小鼠仅注射后10分钟就观察到了明显的nir-ii荧光信号，且能在脑内长时间保留，可用于体内实时纵向成像（图6b）。随后作者处死小鼠提取脑组织，记录nir-ii荧光成像，进一步证实nir-ii荧光来源于ad小鼠脑组织。同时，共聚焦成像显示的皮层和海马部位明显的荧光信号说明dmp2可以高效高特异性的识别ad模型小鼠的aβ蛋白，可用于aβ蛋白的wu创成像，深入了解疾病的发生发展（图6f）。
图6 (a) dmp2探针的nir-ii荧光成像示意图 (b)野生型小鼠和ad模型小鼠的活体脑成像 (f) aβ单克隆抗体(moab)染色后的脑组织切片离体荧光图像
参考文献
miao, j., miao, m., jiang, y., zhao, m., li, q., zhang, y., et al. (2023). an activatable nir-ii fluorescent reporter for in vivo imaging of amyloid-beta plaques. angew chem int ed engl, 62(7),e202216351.
⭐️⭐️⭐️
近红外二区小动物活体荧光成像系统 - mars
nir-ii in vivo imaging system
高灵敏度 -采用princeton instruments深制冷相机，活体穿透深度高于15mm
高分辨率 -定制高分辨大光圈红外镜头，空间分辨率优于3um
荧光寿命 -分辨率优于5us
高速采集 -速度优于1000fps（帧每秒）
多模态系统 -可扩展x射线辐照、荧光寿命、一区荧光成像、原位成像光谱，ct等
显微镜 -近红外二区高分辨显微系统，兼容成像型光谱仪
有不同型号的样机可以测试，请联系：
艾中凯(博士)
132 6299 1861
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恒光智影
上海恒光智影医疗科技有限公司，被评为上海市“科技创新行动计划”科学仪器领域立项单位。
恒光智影，致力于为生物医学、临床前和临床应用等相关领域的研究提供*的、一体化的成像解决方案。
与基于可见光/近红外一区的传统荧光成像技术相比，我们的技术侧重于近红外二区范围并整合ct, x-ray，超声，光声成像技术。
可为肿瘤药理、神经药理、心血管药理、大分子药代动力学等一系列学科的科研人员提供清晰的成像效果，为用户提供前沿的生物医药与科学仪器服务。
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普通地磅怎么控制有没有遥控器可以加减
芳樟醇（单离）-相对密度和折光指数的测定
兼容性仅仅只是耐酸碱计量泵众多优势之一
分体式超声波液位计安装维护方便、读数简捷
从结构设计、制造工艺和应用领域三个方面像您介绍介绍美国P.E空心阴极灯
自动种子计数器在种子发芽率测定中的应用
水力控制阀特点_维修步骤有哪些
目前，用于aβ蛋白的成像荧光探针有硫黄素t（tht）和硫黄素s（ths），但他们的发射波长短（480 nm），血脑屏障（bbb）穿透能力差，限制了它们的体内应用。此外，虽然有一些可激活的荧光探针用于aβ蛋白的体内成像，但这些探针的荧光发射通常位于nir-i区(650–900 nm) ，穿透深度浅，信噪比(snr)低，不适合脑组织成像。因此本文作者开发了nir-ii区（900–1700 nm）发射的可激活荧光探针用于aβ蛋白的体内成像(图1)。
图1. dmp2用于aβ蛋白的体内成像
首先，作者设计并筛选了一系列aβ蛋白的特异性nir-ii荧光响应探针(d-π-a结构)，探针由三部分组成：咔唑或二甲氨基苯为电子供体（d），噻吩桥或双键为π桥，同时提高亲脂性（容易透过bbb），以及苯并吲哚鎓作为电子受体（a），合成了荧光探针ecv、dmp1、dmp2和dmp3（图2a）。随后，作者评价了探针的光学性能。溶剂效应测试说明ecv发射位于nir-i区，其他三种化合物均处于nir-ii区（图2e-h）。gaussian09w计算进一步说明更强的给电子作用能够增强推拉效应，从而产生nir-ii区的红移荧光（图2i）。
图2. (a) 探针的分子结构 (e、f、g、h) ecv、dmp1、dmp2和dmp3探针在不同极性溶剂中的荧光光谱。(i) 探针在水中的homo-lumo能极差。
此外，作者还观察到这四种探针对粘度有依赖性的荧光变化，所以推断探针可能发生了扭曲的分子内电荷转移过程(twisted intramolecular charge transfer, tict)。tict效应已被用于检测a β蛋白的荧光探针的构建，抑制分子内的tict效应能够提高荧光探针的稳定性和量子产率。紧接着，作者测试并筛选了探针对aβ原纤维的响应情况。与aβ原纤维孵育后，dmp1、dmp2和dmp3的nir-ii荧光分别选择性的增强了27.0倍、41.8倍和43.1倍，而ecv几乎无差异（图3f-h）。荧光增强可能是由于aβ原纤维介导了探针在光照射情况下从非发射扭曲的tict状态转变为高荧光准平面局部激发(le)状态。相比于商业探针tht仅5.1倍的荧光增强，dmp2和dmp3具有更理想的成像对比度。基于荧光的饱和结合法计算dmp2的结合亲和力(kd)为42.0 nm，与aβ原纤维具有很好的结合亲和力（图3i-k）。然后作者使用dmp2测试其与tht结合的aβ原纤维的竞争位移能力，置换率高达72%(图3l)。
图3. (e) 探针与aβ聚集体结合后的荧光增强倍数 (f、j、h) 探针在其他潜在干扰物存在时对aβ聚集体的选择性研究(1-10：潜在干扰物，离子、氨基酸和牛血清白蛋白等11：aβ 单体) (i、j、k) pbs溶液中探针的结合亲和力测定 (l) dmp2和tht探针的竞争置换实验。
然后，作者使用分子对接软件模拟了探针与aβ原纤维之间的相互作用(图4)，进一步说明了dmp2探针具有高选择性的荧光“off-on”响应和与aβ蛋白的强结合亲和力，在检测aβ蛋白方面具有很大前景。
图4. dmp2与aβ原纤维的相互作用图
随后，作者检测了dmp2与aβ蛋白结合后nir-ii荧光的穿透深度。nir-ii荧光在0.5 cm厚度下的信噪比仍然为20.4，在1.5 cm的厚度上，nir-ii荧光信号仍是可识别的(图5a-b)。与此同时，作者通过构建体外血脑屏障模型（图5c）测试了dmp2穿透血脑屏障的能力。dmp2的通透性随孵育时间的增加而增加，120 min后达到23.8%，比tht高9.9倍，与fda批准的可穿透血脑屏障的药物替莫唑胺(tmz)相当，说明其其亲脂性适合穿透血脑屏障(图5d)。
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图5 (e、f)野生型小鼠和转基因ad模型小鼠的脑组织切片成像
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图6 (a) dmp2探针的nir-ii荧光成像示意图 (b)野生型小鼠和ad模型小鼠的活体脑成像 (f) aβ单克隆抗体(moab)染色后的脑组织切片离体荧光图像
参考文献
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