上转换荧光探针辅助的光学成像技术在肿瘤显影中的应用研究进展
海热古·吐逊, 郭乐, 丁嘉仪, 周嘉琪, 张学良, 努尔尼沙·阿力甫
无机材料学报
2025, 40 ( 2):
145-158.
DOI:10.15541/jim20240058
肿瘤的早期诊断是癌症高效诊疗的关键基础。可视化荧光成像技术凭借其高时间-空间分辨率、高灵敏度、无电离辐射、无创和实时成像等优点, 在生物医学领域尤其是肿瘤的早期诊断中展现出巨大应用潜力。与可见光相比, 近红外(Near-infrared, NIR)光穿透生物组织时, 其受到的吸收和散射显著减少, 这一特性使得基于NIR光的荧光成像技术在生物医学领域展现出高信噪比及高空间分辨率的独特优势, 而高质量NIR荧光成像依赖于性能卓越的荧光探针。在众多荧光探针中, NIR光激发的上转换纳米颗粒(Upconversion Nanoparticles, UCNPs)因其低毒性、窄带发射、可调发射、长荧光寿命、良好的光化学稳定性以及高量子产率等优异特性, 在荧光成像领域脱颖而出。本文总结了上转换荧光探针的基本原理、合成方法、改性与修饰技术, 重点阐述了稀土掺杂上转换荧光探针在几种典型成像模式及肿瘤多模态成像中的最新研究进展, 并对进一步实现诊疗一体化的应用研究进行了展望。
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图9
NaYF4: Yb/Er@NaGdF4@金属有机框架(MOFs)@阿霉素(DOX)的制备及其UCL/MRI应用[67]
正文中引用本图/表的段落
金属有机框架(MOFs)的孔隙率高, 能有效装载成像剂, 显著增强对病变细胞的成像。Ling等[67]将MOFs和UCNPs制成异质二聚体(UCMOFs)复合纳米体系, 实现了在UCL/MRI双模态成像引导下释放阿霉素(DOX)(图9)。随后, Zhou等[68]将二茂铁硒化合物(FcSe)与基于Gd3+的顺磁性UCNPs结合, 同样实现了MRI/UCL双模态成像。当NaGdF4: Yb/Tm UNCPs表面连接FcSe时, 亲水硒与周围水分子之间形成的氢键加速了质子交换, 从而显著提高了r1弛豫性。同时, 来自FcSe的氢核对水分子周围磁场产生了均匀的干扰效应, 显著增强了r2弛豫性(图10)。
(a) In vivo T1-weighted MRI of kidneys of mice (as arrowed) before and after the intravenous administration of NaGdF 4@poly- L-lysine (PLL) nanoparticles; (b) Chemical exchange saturation transfer (CEST) contrast difference map between pre/post injection following radio frequency (RF) irradiation at 3.0 μT, showing the kidney signal in color on the grayscale image to highlight the effect; (c) In vivo T1-weighted MRI of brain tumor (as arrowed) after the intravenous administration of NaGdF 4@PLL nanoparticles; (d) CEST contrast difference map between pre/post injection at 3.0 μT, showing the brain ventricle signal in color on the grayscale image to highlight the effect; (e) Merged image of (c, d); (f) H&E staining of the brain tumor tissue; (g) Immunohistochemical staining of the brain tumor tissue, showing the positive expression of glial fibrillary acidic protein ... Heterodimers made of metal-organic frameworks and upconversion nanoparticles for bioimaging and pH-responsive dual-drug delivery 3 2020 ... 金属有机框架(MOFs)的孔隙率高, 能有效装载成像剂, 显著增强对病变细胞的成像.Ling等[67]将MOFs和UCNPs制成异质二聚体(UCMOFs)复合纳米体系, 实现了在UCL/MRI双模态成像引导下释放阿霉素(DOX)(图9).随后, Zhou等[68]将二茂铁硒化合物(FcSe)与基于Gd3+的顺磁性UCNPs结合, 同样实现了MRI/UCL双模态成像.当NaGdF4: Yb/Tm UNCPs表面连接FcSe时, 亲水硒与周围水分子之间形成的氢键加速了质子交换, 从而显著提高了r1弛豫性.同时, 来自FcSe的氢核对水分子周围磁场产生了均匀的干扰效应, 显著增强了r2弛豫性(图10). ...
(a) Schematic illustration of NaYF 4: Yb/Er@NaGdF 4@MOFs (UCMOFs) for dual pH-response drug release, UCL imaging and MRI; (b) Confocal fluorescence images of HeLa cells after incubation with NaYF 4: Yb/Er@NaGdF 4@MOFs@DOX (UCMOFs@D) for 2, 4 and 6 h at 37 ℃, with purple indicating released anticancer drug DOX, green and red indicating UCL (scale bar: 20 μm) ... Redox ferrocenylseleno compounds modulate longitudinal and transverse relaxation times of FNPs-Gd MRI contrast agents for multimodal imaging and photo-Fenton therapy 3 2023 ... 金属有机框架(MOFs)的孔隙率高, 能有效装载成像剂, 显著增强对病变细胞的成像.Ling等[67]将MOFs和UCNPs制成异质二聚体(UCMOFs)复合纳米体系, 实现了在UCL/MRI双模态成像引导下释放阿霉素(DOX)(图9).随后, Zhou等[68]将二茂铁硒化合物(FcSe)与基于Gd3+的顺磁性UCNPs结合, 同样实现了MRI/UCL双模态成像.当NaGdF4: Yb/Tm UNCPs表面连接FcSe时, 亲水硒与周围水分子之间形成的氢键加速了质子交换, 从而显著提高了r1弛豫性.同时, 来自FcSe的氢核对水分子周围磁场产生了均匀的干扰效应, 显著增强了r2弛豫性(图10). ...
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