内容提要
基于呫吨结构的荧光团 Xan-OH 和 Xan-OH/FBS 具有有效的近红外吸收、近红外二区（NIR-II）荧光成像能力和出色的光热性能，能够对四氯化碳(CCl4)诱导的急性肝损伤进行体内实时可视化。Xan-OH 和 Xan-OH/FBS 在 808nm 激光照射下可实现近红外二区荧光成像引导的对HeLa异种移植肿瘤的光热治疗。
结果与讨论
本研究设计并合成了基于呫吨结构的不对称新型近红外二区荧光团 Xan - OH。与胎牛血清（FBS）结合后，诱导形成了Xan-OH/FBS 复合物，显著提高了其水溶性、生物相容性和荧光发射。在 808nm 激光照射下，Xan - OH/FBS 能够对四氯化碳(CCl4)诱导的急性肝损伤进行实时近红外二区荧光成像。同时，Xan - OH/FBS 具有良好的光热转换效率，实现了对异种移植肿瘤模型的近红外二区荧光成像引导的光热治疗。Xan-OH 是通过 6-（二甲基氨基）-1,2,3,4 - 四氢氧杂蒽高氯酸盐与 6 - 羟基 - 2,3 - 二氢 - 1H - 氧杂蒽 - 4 - 甲醛的羟醛缩合反应合成的。通过动态光散射（DLS）表征，Xan-OH/FBS 的粒径为 73nm，测得其 ζ 电位为 - 12mV。研究了 Xan-OH/FBS 在 808nm 激光（0.5W/cm²）连续照射 60 分钟后的光稳定性。即使经过 60 分钟的连续激光照射，Xan-OH/FBS 的荧光信号也仅出现轻微损失，而吲哚菁绿（ICG）则迅速发生光漂白，这表明 Xan-OH/FBS 具有良好的光稳定性，预示着其在近红外二区窗口具有潜在的可视化和治疗应用前景。
当用不同浓度（0 - 50 μmol/L）的 Xan-OH 和 Xan-OH/FBS 处理 HeLa 细胞时，Xan-OH/FBS 处理组的细胞存活率高于 Xan-OH 处理组。结果表明，Xan-OH/FBS 细胞毒性低、生物相容性好，更适合用于生物学研究。为了评估 Xan-OH/FBS 的生物分布情况，将 120μL、浓度为 200μmol/L 的 Xan-OH/FBS 磷酸盐缓冲盐水（PBS，pH 7.4）溶液通过尾静脉注射到正常裸鼠体内。裸鼠体内的 Xan-OH/FBS 呈现出清晰明亮的近红外二区（NIR-II）荧光信号，静脉注射后 20 分钟，肝脏中的荧光强度达到最大值，随后逐渐下降。随着时间的延长，注射 Xan-OH/FBS 2 小时后的裸鼠消化系统中出现明显的近红外二区荧光信号。随后，在注射后 20 分钟解剖裸鼠，获取分离器官的光学照片和近红外二区荧光图像。分离器官的荧光成像显示，肝脏和脾脏中的荧光强度较高，而心脏、肺和肾脏中未观察到明显的荧光信号。上述结果表明，Xan-OH/FBS 主要集中在肝脏和脾脏。48小时后荧光消失，这表明药物已从体内完全排出。肝损伤通常会导致细胞微环境发生变化，尤其是黏度出现异常改变。因此，实时监测黏度变化对于肝损伤的早期诊断和治疗具有重要意义。
为了验证 Xan-OH/FBS 的体内实时荧光监测能力，研究选择了不同剂量的四氯化碳(CCl4) 来建立不同严重程度的急性肝损伤小鼠模型，并使用 N - 乙酰半胱氨酸（NAC）减轻肝损伤。随后，对每组的肝组织进行苏木精 - 伊红染色（H&E），证实了由四氯化碳(CCl4)诱导的不同程度肝损伤模型的建立。在 50μL 四氯化碳组中，观察到细胞核缺失和肝细胞形态不完整，证实了炎症反应和病理损伤的发生。随着给药频率或浓度的增加，肝损伤的严重程度逐渐加重，炎症反应和病理变化更加明显。此外，50μL 四氯化碳组的肝细胞也显示出明显的炎症变化，而 50μL 四氯化碳 + N - 乙酰半胱氨酸（NAC）组的细胞形态完整，没有明显的炎症反应或病理损伤，这表明 NAC 减轻了肝损伤。在对照组中，细胞核染色强且细胞形态完整，表明肝细胞生长良好。然后，将 200μL、200μmol/L 的 Xan - OH/FBS 通过尾静脉注射到小鼠模型中。静脉注射 1 分钟后，肝脏区域的近红外二区（NIR - II）荧光信号清晰可见，并持续 30 分钟。结果表明，Xan - OH/FBS 对急性肝损伤具有很强的近红外二区实时荧光成像能力。此外，使用 Xan - OH/FBS 来探究由四氯化碳建立的不同程度的急性肝损伤模型。静脉注射 Xan - OH/FBS 后，在肝脏中观察到近红外二区荧光信号，并且荧光信号随着四氯化碳剂量的增加而增强。此外，经 NAC 进一步处理后，荧光信号减弱，这与 NAC 对肝损伤的改善作用有关。在体内成像后，处死小鼠并采集主要器官。离体荧光成像结果证实，四氯化碳诱导的肝损伤组的荧光强度高于对照组和 NAC 组。我们使用 Xan - OH 对正常小鼠和急性肝损伤小鼠进行体内荧光成像，并将结果与 Xan - OH/FBS 获得的结果进行比较。Xan - OH/FBS 适用于利用近红外二区荧光对急性肝损伤进行研究。
我们进一步测定了其在 808nm 激光下的光热性能。温度与 Xan-OH/FBS 的浓度以及激光的功率密度呈正相关。照射 10 分钟后，Xan-OH/FBS 的最高温度达到 61.5℃，这与 Xan-OH 的最高温度基本一致。根据加热 - 冷却曲线，Xan-OH/FBS 展现出 26.77% 的良好光热转换效率（η），与 Xan-OH 的 27.53% 。
我们使用 CCK-8 法对 Xan-OH/FBS 对 HeLa 细胞的光热细胞毒性进行了定量评估。与在黑暗中用 Xan-OH/FBS（0 - 50μmol/L）处理的 HeLa 细胞相比，在 808nm 激光照射 5 分钟的情况下用 Xan-OH/FBS 处理的细胞存活率明显更低。同时，活 / 死细胞检测结果显示，只有 Xan-OH/FBS + 激光组实现了显著的光热疗法（PTT）诱导的细胞死亡。这些发现表明 Xan-OH/FBS 展现出优异的光热疗法效果。为了进一步研究 Xan-OH/FBS 的光热效应，我们将 HeLa 细胞接种到 BALB/c 小鼠的右后肢，建立了异种移植肿瘤小鼠模型。在瘤内注射 Xan-OH/FBS 后，用 808nm 激光（1W/cm²）照射肿瘤部位并监测温度变化。可以明显看出，用 Xan-OH/FBS 处理的小鼠肿瘤区域的温度在 2 分钟内迅速从 31.4℃升高到 48.7℃，并在连续激光照射 10 分钟后稳定在约 54℃。令人兴奋的是，升高的温度足以消除肿瘤。相比之下，用 PBS 处理的小鼠的肿瘤在激光照射后没有温度变化。随后，我们评估了 Xan-OH/FBS 的荧光成像（FLI）能力。在瘤内注射 200μL、200μmol/L 的 Xan-OH/FBS 后，进行体内近红外二区（NIR-II）荧光成像并监测 120 分钟。成像结果表明，Xan-OH/FBS 在肿瘤内均匀分布，呈现出强烈的近红外二区荧光，清晰勾勒出肿瘤轮廓。
我们进一步在体内研究了 Xan-OH/FBS 对肿瘤的光热治疗（PTT）效果。将荷 HeLa 肿瘤小鼠随机分为四组（PBS 组、PBS + 激光组、Xan-OH/FBS 组、Xan-OH/FBS + 激光组）。在瘤内注射 PBS 或 Xan-OH/FBS（200μL，200μmol/L）30 分钟后，激光组的肿瘤接受 808nm 激光（1W/cm²）照射 10 分钟。随后，对这四组小鼠的肿瘤体积和体重进行了 16 天的监测。在治疗过程中，对照组的肿瘤体积增长迅速，而光热治疗组（Xan-OH/FBS + 激光）的肿瘤体积则明显受到抑制。与此同时，Xan-OH/FBS + 激光组的肿瘤区域在激光照射后出现严重烫伤，这表明肿瘤细胞被 Xan-OH/FBS 通过光热转换产生的高温迅速杀死。治疗 16 天后，对所有小鼠实施安乐死，并获取包括肿瘤在内的主要器官。结果显示，经激光照射后，Xan-OH/FBS 表现出出色的肿瘤抑制作用，肿瘤被完全根除。
总结
本研究成功构建了基于呫吨核心的不对称新型近红外二区荧光团 Xan-OH 和 Xan-OH/FBS。在 808nm 激光照射下，Xan-OH/FBS 展现出较深的近红外二区光穿透能力，能够对四氯化碳(CCl4)诱导的急性肝损伤进行实时近红外二区荧光成像。此外，Xan-OH/FBS 在荷 HeLa 瘤小鼠模型中，实现了近红外二区荧光成像引导的肿瘤光热消融，表现优异。
参考文献
A near-infrared II fluorescent dye based on oxanthracene: Real-timeimaging of drug-induced acute liver injury and photothermal therapyfor tumor， Mingrui Zhang , Lingyu Jin , Yuda Zhu , Junfeng Kou , Bo Liu ,Jing Chen , Xiaolin Zhong , Xianghua Wu , Junfeng Zhang ,Wenxiu Ren，Chin. Chem. Lett.，https://doi.org/10.1016/j.cclet.2024.110772
