内容提要
本文将近红外（NIR-II）发射荧光团与金属Pt集成到一个自组装的棱镜状金属笼M-DBTP中，该金属笼M-DBTP通过NIR-II荧光成像技术实现了金属Pt的活体长期跟踪。此外，金属负载纳米颗粒（NPs）的活体生物成像显示，在小鼠血管上具有非凡的照相性能，并且在7小时内M-DBTP NPs从血液中迅速清除。长期荧光分析显示，NPs随后转移到骨骼中，并在骨髓区域保留长达35天。通过电感耦合等离子体发射光谱仪对Pt的分布和代谢进行了验证。
金属笼的合成和表征
设计了一种具有电子供体-受体-供体（D - A - D）特征的四吡啶基配体，即DBTP。DBTP采用典型的三苯胺-受体-三苯胺骨架，其中三苯胺部分既是分子转子又是电子给体，苯并[1,2-c:4,5-c ']二（[1,2,5]-噻二唑）（BBTD）部分作为强电子受体。这些特性使DBTP具有较长的发射波长和良好的AIE性能。此外，用四个吡啶基团修饰三苯胺部分使DBTP作为四臂配体。四吡啶基配体DBTP和90◦Pt受体Pt(PEt3)2(OTf)2在70◦C下以1:2的混合物在二甲基亚砜（DMSO）中搅拌12 h，通过配位驱动自组装制备了M-DBTP金属笼体。
金属笼的光物理性质研究
M-DBTP由于配体内部强烈的分子内电荷转移，在660 nm处出现最大吸收峰，发射集中在1006 nm处。随着DMSO中甲苯含量从0逐渐增加到99%，M-DBTP的荧光强度显著增强， 99% DMSO/甲苯混合物的荧光强度约为纯DMSO溶液的9.7倍，表明该金属膜具有良好的AIE性能。此外，金属膜的溶剂化效应表明，随着溶剂极性的增加，M-DBTP的发射波长红移，荧光强度下降，这可能归因于三苯胺受体-三苯胺骨架的扭曲分子内电荷转移效应。此外，将M-DBTP掺入到具有生物相容性的两亲性聚合物mPEG-PLGA中，制备了具有良好分散性的水溶性NPs。动态光散射和透射电镜结果表明，M-DBTP NPs呈球形胶束结构，水化直径约为65 nm。M-DBTP NPs的吸收在686 nm处表现出轻微的红移，而NPs的发射在920 ~ 1000 nm处表现出广泛的平台。值得注意的是，M-DBTP NPs可以观察到> ~ 1000 nm的明亮发射，发射尾甚至可以到达NIR-IIa区域（1300 ~ 1400 nm），这有利于NIR-II荧光成像。以IR26为参照，计算M-DBTP NPs的相对量子产率（QY）为4.2%。此外，还进行了绝对QY测量，结果表明，与DMSO溶液中的配体DBTP（0.4%）相比，金属化MDBTP显示出更高的QY(0.5%)，这可能是由于金属化骨架内的分子运动受到限制所致。M-DBTP纳米聚集体（在99% DMSO/甲苯混合物中）的绝对QY显著高于分散状态，进一步证实了金属笼体的AIE特性。
M-DBTP NPs长期体内NIR-II荧光分析
M-DBTP NPs在1100-1350 nm的长通（LP）滤光片下表现出明亮的发射，尽管随着LP滤光片波长的增加，荧光强度会降低。此外，观察到M-DBTP NPs的荧光增强与浓度相关，符合金属镀层的AIE性质。通过尾部静脉注射M-DBTP NPs，小鼠血管网络立即被点亮，整个血液循环系统清晰呈现。如图所示，随着LP滤波器波长的增加，血管的荧光信号变得更加明确，信号背景比（SBR）提高，半最大全宽（FWHM）减小。例如，小鼠后肢血管在1400 nm低压滤光片处的SBR为4.30，明显高于1000 nm低压滤光片处的SBR (1.44)， 1400 nm低压滤光片处的FWHM变窄（1400和1000 nm低压滤光片处分别为0.63和2.61 mm）。较长LP滤光片的高空间分辨率可归因于较低的散射和较低的组织吸收，即使由于收集较少的光而需要较长的曝光时间。此外，通过完整的颅骨和头皮，FWHM为522µm，可以大致看到小鼠的脑血管系统。在1300 nm LP滤光片上可以看到大脑上区和小脑部分的血管，包括浅静脉、上矢状窦和横窦，在1400 nm LP滤光片上图像更加清晰，FWHM降低。值得注意的是，在1400 nm LP滤光片下，可以明显观察到浅静脉区域内非常微小的血管，体现了荧光成像在长波区的优势。在1400 nm低LP滤波器处，FWHM被确定为66µm，这与报道的无机材料相当。此外，小鼠后肢的显微血管成像显示，主静脉血管的SBR可达到6.0，后肢区域的3条小血管可以明显区分，FWHM分别为125、74和103µm，显示m - dbtp NPs对NIR-II荧光成像的高分辨率。
为了进一步验证M-DBTP NPs在骨骼中的积累，我们进行了离体NIR-II荧光成像。小鼠的所有主要解剖骨组织，包括胸骨肋骨、背肋骨、指骨和跖骨、胫骨和股骨、胸椎和腰椎，均表现出强烈的荧光发射，表明NPs在骨骼中的有效保留。此外，从胫骨和股骨提取的骨髓细胞具有明亮的NIR-II荧光，而钙交换实验显示对椎骨荧光的影响可以忽略不计。上述结果表明M-DBTP NPs主要位于骨髓中，而不是矿化骨中，这可能是由于血液中的NPs直接被骨髓细胞内吞。此外，通过注射NPs后不同时间点的小鼠牺牲，系统地研究了M-DBTP NPs的生物分布。结果显示NPs主要存在于血液、肝脏、脾脏和骨骼中，少量存在于肾脏中，而在其他器官和组织中几乎没有发现NPs。从5分钟到7小时，血液中的荧光信号明显下降，证实了M-DBTP NPs从血液中被快速清除，肝脏、脾脏和骨骼中的荧光信号随着时间的推移逐渐改善，这与体内成像结果吻合较好。此外，由于金属笼膜内存在金属Pt，通过ICP-OES测定不同时间各主要器官的Pt含量，发现血液中Pt含量急剧下降，肝脏中Pt含量缓慢升高。上述结果与体内和离体荧光成像结果基本一致。
N-DBTP NPs在荧光成像引导下的肿瘤手术研究
鉴于M-DBTP NPs在NIRII窗口的明亮发射，我们评估了它们在荧光成像引导肿瘤手术中的应用。通过向4T1荷瘤小鼠静脉注射NPs，肿瘤部位的荧光信号逐渐改善，并在约3 h时达到最大值，说明MDBTP NPs通过增强通透性和滞留作用在肿瘤部位积累。随后，通过手术切除肿瘤。如图所示，一次切除后肿瘤部位仍有微弱的荧光信号，提示肿瘤组织存在残留。三次切除后，观察到肿瘤部位荧光信号完全消失，表明癌细胞被彻底消除，苏木精和伊红（H&E）组织学分析进一步证实了这一点。
总结
我们构建了一种具有NIR-II发射的超分子Pt（II）金属镀层，可以实现体内长期荧光跟踪和荧光成像引导的肿瘤手术。通过合理的结构设计，通过四臂配体DBTP和90◦Pt受体Pt(PEt3)2(OTf)2的配位驱动自组装，并将NIR-II发射荧光团与金属Pt精心整合到单一配方中，可以轻松获得离散棱镜状金属M-DBTP。金属负载的NPs的发射以1006 nm为中心，具有明显的AIE倾向，具有较高的绝对量子产率（1.1%），因此在血管、骨骼和肿瘤的活体NIR-II荧光成像中具有出色的性能。小鼠血管成像分辨率高，SBR高，FWHM窄，长期荧光分析显示M-DBTP NPs在骨髓区保留长达35天。值得注意的是，金属镀层中金属Pt的存在使我们能够通过NIRII荧光成像技术长期监测体内Pt含量。此外，我们还对4T1荷瘤小鼠进行了荧光成像引导下的肿瘤手术，发现肿瘤组织完全切除。据我们所知，本研究首次提出了一种离散超分子配位复合物（SCC），用于体内系统的长期NIR-II荧光分析，为荧光SCC在疾病诊断和治疗中的应用奠定了基础。
参考文献
Long-Term In Vivo Fluorescence Analyses and Imaging-Guided Tumor Surgery in the Second Near-Infrared Window Using a Supramolecular Metallacage，Yi Qin，Niu Niu，Xue Li，Xueke Yan，Shuai Lu，Zhikai Li，Yixiong Gui，Jun-Long Zhu，Lin Xu ，Xiaopeng Li，Dong Wang ，Ben Zhong Tang，Aggregate, 2024; 0:e708，https://doi.org/10.1002/agt2.708
https://doi.org/10.1002/agt2.708
