内容提要
本文设计了一种具有高特异性和近红外发射的脂质激活探针Rh-965，用于改善深部组织的成像潜力。通过使用近红外成像定位颈动脉斑块，证明了Rh-965对AS小鼠斑块脂质成像的潜力。
Rh-750是一种典型的半花菁荧光团，在光激发时表现出从供体到受体的显著电子位移。为了改善这种限制，我们获得了NIR-II探针Rh 965（摩尔吸光系数（ε）= 8.24 × 104 M−1 cm−1，QYRh-965 = 0.4%（IR-26 = 0.5%））我们测量了Rh-750和Rh-965在水和乙醇（EtOH）中的吸收光谱和发射光谱，它们的最大吸收波长分别为700和915 nm，与Rh-750相比，Rh-965的最大发射波长红移了200 nm。这些结果证明了我们通过在Rh-965中引入多烯桥来扩展分子共轭体系的策略的有效性。与水相比，探针在乙醇中的荧光信号明显更强，我们分别测试了Rh-965在30%EtOH溶液和水中的粒径，发现Rh-965在亲脂性溶剂中分散较好，在水中更容易聚集。此外，我们测量了Rh-750和Rh-965在不同溶剂中的发射光谱与水相比，探针的荧光在亲脂性溶剂中显著增强，因为这些探针更好地分散在亲脂性溶剂中，Rh 965比Rh-750具有更强的亲脂性Rh-965的荧光强度与其浓度呈线性关系。这些发现表明荧光团的发射波长已经扩展，在Rh-750分子中引入多烯桥，提高了灵敏度，因此，选择Rh-965进行后续实验。
Rh-965脂质活化的可靠性
为了验证Rh-965的脂质响应能力，我们初步评估了其在乙醇/水混合溶剂系统中的荧光和吸收。Rh-965的荧光强度随着乙醇的百分比逐渐增加，表明其亲脂性。此外，考虑到脂质中的高粘度，我们还研究了粘度对Rh-965的影响随着混合溶液中甘油百分比的增加，它确实导致Rh-965的荧光部分打开。此外，我们使用1，2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DPPC）、胆固醇和PEG-5000模拟脂滴合成了脂质体。Rh-750和Rh-965的荧光随着脂质体浓度的增加而逐渐增加，范围从0到425μg mL−1。脂质体浓度与Rh-750和Rh-965的荧光强度之间分别存在正线性关系，而Rh-965表现出更高的灵敏度此外，我们将Rh-965与商业脂质靶向探针尼罗红进行了比较，Rh-965表现出更高的灵敏度，更高的信噪比，我们还评估了Rh-965的选择性，并观察到在其他生物活性物质存在下荧光光谱中的最小干扰。值得注意的是，与水溶液相比，在850μg mL−1脂质体存在下，Rh-965的荧光强度增强了25.37倍。这些发现证实了Rh-965对脂质显示出可激活的近红外-II荧光，因此被选择用于后续实验。
Rh-965在组织中的渗透能力
为了评估Rh-965在组织中的渗透能力，我们检测了Rh-750在可见光区和Rh-965在第二近红外窗口（NIR-II）的组织渗透深度，具体来说，将不同厚度的鸡组织放置在Rh-750溶液或Rh-965溶液上方，并收集成像数据值得注意的是，NIR-II探针Rh-965具有比Rh-750更深的组织穿透深度和更高的信号背景比（SBR），即使当组织厚度达到8 mm时，（SBR = 7.84）这些结果表明，所开发的Rh-965具有使深层组织成像的潜力，证明了NIR-II成像的优点。我们将脂肪和肌肉组织与Rh 965共孵育3 min，观察荧光信号，脂肪组织的荧光强度是正常肌肉组织的3.78倍，表明其具有识别富含脂质组织的潜力。
小鼠动脉粥样硬化斑块的显像研究
我们最初使用MTT法评估了与Rh-965孵育24小时后的细胞活力，证实了其生物安全性。随后，我们使用Rh 965成功地对小鼠颈动脉斑块的焦点区域进行了成像。由于其特异性的脂质激活NIR-II荧光，我们进一步尝试对小鼠动脉粥样硬化斑块进行成像。雄性ApoE−/−小鼠在无菌条件下进行左颈动脉结扎，并给予高脂饮食（HFD）Rh 965，在PBS缓冲溶液中制备（EtOH：PBS = 1：我们对动脉粥样硬化小鼠进行了术中成像，暴露动脉粥样硬化小鼠的颈动脉，并应用Rh-965溶液。由于Rh-965的疏水性，它在脂溶性环境中溶解得更好，并且分子平面结构的旋转受到限制，从而能够在脂质环境中打开荧光信号。与可见光范围内的探针相比，（400-650 nm），Rh-965为体内血管成像提供了优势，包括在NIR-II中的高分辨率和低背景。体内成像成功地显示了颈动脉上斑块的存在为了研究用于斑块成像的探针的特异性，我们对健康和AS小鼠的左颈动脉进行了体内分析。体内成像显示，与健康小鼠相比，斑块荧光信号增加了1.44倍。离体结扎动脉病变部位的荧光强度是健康小鼠的2.73倍，在对动脉的荧光部分进行切片后，H&E染色可见严重斑块这些发现证实Rh-965允许在手术期间对动脉粥样硬化斑块进行快速和准确的成像。
总结
我们设计了一种脂质激活的探针Rh-965，它可以快速、准确地定位小鼠颈动脉粥样硬化斑块。Rh-965中多烯桥的引入在水溶液中产生微弱的信号，而在亲脂环境中产生强的近红外荧光信号。此外，Rh-965对脂质体表现出无与伦比的选择性，并能有效地识别脂肪组织。标志着其在生命系统中脂质的NIR-II成像的潜力。在3分钟的短时间内获得了Rh-965的稳定NIR-II荧光信号，允许小鼠颈动脉斑块的可视化。此外，Rh-965渗透到颈动脉中最小化了非特异性探针激活并提高了生物安全性。在未来，Rh-965作为斑块的NIR-II荧光成像的探针，特别是在颈动脉内皮解剖技术等手术期间定位病变中，在较大动物模型中的应用备受期待。
参考文献
Rational design of lipid-activatable NIR-II probes for precisely imaging atherosclerotic plaque，Xinyu Xu , Yuan Ma, Hui Cao , Li Xu, Haoming Chen , Sulai Liu*, Wei Sun，Guosheng Song* & Xiao-Bing Zhang，Sci China Chem，https://doi.org/10.1007/s11426-024-2361-x
