纳米疏水笼策略提升有机荧光染料的应用性能

【作者】 宋锋玲； 焦龙； 彭孝军；

【机构】 大连理工大学精细化工国家重点实验室； 山东大学分子科学与工程研究院；

【摘要】 近红外荧光染料被广泛应用于深层组织及活体荧光成像研究中。然而,传统近红外有机染料在水性环境中普遍存在发光亮度低和光稳定性差的缺陷,因为有机染料在水中极易发生聚集荧光淬灭(Aggregation-caused quenching,ACQ)现象,并且在生物荧光成像或肿瘤的光动力治疗过程中,光激发产生的活性氧可能对染料本身造成不可逆的荧光漂白(Photobleaching)。这两个问题降低了生物荧光成像质量和肿瘤光动力治疗(Photodynamic Therapy, PDT)效果。在最近的研究中,我们提出了基于分子工程和纳米材料改性的组合新策略(图1),双管齐下,攻克了传统有机荧光染料在水性介质中的ACQ和荧光漂白的难题,实现了FSNPs在肿瘤细胞内长时间、高亮荧光成像和稳定的PDT过程。即通过分子工程策略对共价掺杂的近红外氨基菁染料进行分子结构优化设计、并结合纳米材料改性策略在FSNPs内部构建"纳米疏水笼"结构提供了一个相对非极性微环境,来同时攻克FSNPs发生在水性介质中的上述缺陷最终的实验结果表明:FSNPs相比于自由染料在水溶液中有12.3倍的荧光强度提升和增强的抗光漂白能力,并在肿瘤细胞荧光成像过程中经过连续激光扫描300秒后仍保留有90.1%的初始荧光强度。最后在2D和3D肿瘤细胞模型的PDT过程中也表现出极佳的PDT稳定性。因此,这种组合策略为合理调控FSNPs内部微环境及强化光物理性能、开发高性能FSNPs提供了新思路!更多还原