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李瑞宾研究团队Angew:金团簇红外II成像

苏州大学李瑞宾点击查看介绍研究团队首次通过调控金团簇表面蛋白冠制备了高量子产率及生物相容性的红外II荧光探针,并将其用于胃肠道肿瘤的诊断。相关成果发表于Angewandte Chemie International Edition 杂志上。


近红外II区 (NIR-II) 荧光由于其具有深度组织穿透的优势,是未来生物医学成像的一种重要的技术手段。尽管目前已经有小分子(IR-26)、AgS、稀土纳米颗粒被用于红外II成像的尝试,但是其荧光量子产率非常有限(<1%),且容易在胃肠道的酸性多酶环境发生生物转化及荧光淬灭。开发用于胃肠道成像的NIR-II探针极具挑战性。鉴于金元素优良的生物惰性及相容性,苏州大学李瑞宾研究团队尝试通过配体-金属电荷转移(LMCT)理论,对金团簇表面修饰以实现其发射光红移至红外II区。尽管软配体(含有巯基)对于金团簇的形成至关重要,理论计算表明芳香供电子配体的引入对于其HOMO-LUMO能带隙的压缩至关重要。如图1,考虑到天然氨基酸丰富的种类及生物相容性,研究团队通过“鸡尾酒”式氨基酸组合的方式,实现了金团簇发射光的红移,并依次构建了RNase-A包封的金团簇 (RNaseA@AuNCs)。该团簇的最大荧光发射峰在1050 nm,量子产率高达1.9%,可以实现胃肠道蠕动的实时、高分辨成像。RNaseA@AuNCs胃肠道成像灵敏度是传统AgS、稀土纳米颗粒的50倍。利用该成像技术对小鼠肠道肿瘤的分辨率可达2.5 mm,能够成功从正常小鼠中确诊肠癌小鼠(p = 2.6×10-5,图2)。

图1. RNaseA@AuNCs纳米团簇荧光红移机制与表征


图2. RNaseA@AuNCs纳米团簇胃肠道红外II成像


该研究拓宽了配体-金属电荷转移理论(LMCT)的适用领域,为未来通过引入不同化学结构配体合成其他金属基红外II纳米团簇提供了可能性。苏州大学放射医学与防护学院王威力博士为该论文第一作者、李瑞宾教授为通讯作者,哈佛大学孔毅飞博士为共同第一作者。该工作得到国家自然科学基金(基金号:21976126, 31671032),科技部国际合作重点项目(基金号:2018YFE0120400)等基金的资助。


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Engineering the Protein Corona Structure on Gold Nanoclusters Enables Red‐Shifted Emissions in the Second Near‐infrared Window for Gastrointestinal Imaging

Weili Wang, Yifei Kong, Jun Jiang, Qianqian Xie, Yang Huang, Guanna Li, Di Wu, Huizhen Zheng, Meng Gao, Shujuan Xu, Yanxia Pan, Wei Li, Ronglin Ma, Mei X. Wu, Xuehua Li, Han Zuilhof, Xiaoming Cai, Ruibin Li

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202010089


导师介绍

李瑞宾

https://www.x-mol.com/university/faculty/77397


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