文章要點：近日，一種新型電子受體在Nature Communications期刊上報道，即6,7-二噻吩基-[1,2,5]噻二唑[3,4-g]喹喔啉 (TQT), 并基于該電子受體合成新的水溶性NIR-II染料FT-TQT（圖1）。利用該探針，獲得高分辨NIR-II血管成像，并實現動態監測腫瘤血管阻斷劑CA4P切斷腫瘤血管的過程。

相較于傳統近紅外一區成像（400-900 nm），近紅外二區熒光成像因其更高的組織穿透力、更低的生物組織自熒光和更高的信噪比，在生物醫學研究中受到越來越多的關注。作為熒光成像的重要組成部分，近紅外二區熒光染料的研發也備受研究者的重視。特別是，近年來廣泛研究的電子供體-電子受體-電子供體（D-A-D）類小分子近紅外二區（NIR-II）熒光染料，展現出來很多優越性質。但目前大多數報道的小分子NIR-II有機熒光分子常為疏水性，限制了其蛋白標記等應用。生物成像應用時需封裝于聚合物基質中，體內清除速度慢，GMP制備難度大。研究水溶性小分子D-A-D染料是目前擴展NIR-II應用范圍重要的解決方案。

前期研究發現，現有D-A-D類近紅外二區熒光染料主要以苯并噻二唑（BBT）和6,7-二苯基-[1,2,5]噻二唑并[3,4-g]喹惡啉（PTQ）結構為電子受體。上述電子受體或在堿性等嚴苛條件下極不穩定，或在吸收/發射光譜上存在藍移現象，限制了該類探針的廣泛應用。因此，研發具有高穩定性和吸收/發射紅移的新型電子受體，對于設計新一代D-A-D類NIR-II有機熒光團至關重要。

圖1

首先，研究人員證明了TQT具有較高的堿穩定性（vs BBT）以及發射光譜紅移（vs. PTQ），表明TQT可更耐受嚴苛的合成條件，因而具備更多結構修飾的潛力（圖2）。

圖2. a、b為三個電子受體的吸收、發射譜圖；c、d為不同電子受體在不同三乙胺體積分數下的穩定性。

其次，研究人員以BBT、TQT為電子受體，合成不同電子受體以及不同供體單元的NIR-II染料，并對其光化學性質進行比較。以TQT為電子受體的D-A-D NIR-II熒光探針在活性氧/氮物種（ROS/RNS）、金屬離子和活性生物分子以及各種堿性條件下表現出超高穩定性。其中，FT-TQT因其高光/化學穩定性、高度水溶性以及適宜的發射波長（λmax = 1034 nm），被篩選用于血管成像及藥效評估。

圖3. FT-TQT用于腦血管及腫瘤血管體視顯微鏡成像。

血管阻斷劑CA4P可選擇性切斷腫瘤血管，阻斷腫瘤供給，從而引起腫瘤壞死。成像前30 分鐘，給予CA4P處理，可實時監測CA4P治療后腫瘤血管破裂的動態過程（圖4）。

圖4. a 血管阻斷劑CA4P給藥后，腫瘤血管切斷的示意圖；b 未給與CA4P，腫瘤血管熒光成像圖；c 給與CA4P 30 min 后，腫瘤血管的實時NIR-II成像圖。

總結：盡管近紅外二區D-A-D型小分子熒光探針的開發已取得很大進展，但對電子受體單元仍然缺乏關注。本研究提供了一種新的電子受體結構，為新一代D-A-D NIR-II熒光探針的開發提供了新的策略。同時，利用該電子受體合成的熒光探針實現了生理或病理狀態下血管的高保真成像，并實時監測CA4P治療后腫瘤血管破裂的動態過程，這將有希望未來用于類似靶點化合物藥效快速評價以及藥物篩選。

參考文獻

doi.org/10.1038/s41467-022-31521-y

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