Upconversion NIR-II fluorophores for mitochondria-targeted cancer imaging and photothermal therapy.
Upconversion NIR-II fluorophores for mitochondria-targeted cancer imaging and photothermal therapy.
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用于线粒体靶向癌症成像和光热治疗的上转换 NIR-II 荧光团
DOI：
10.1038/s41467-020-19945-w
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发表时间：
2020-12-03
影响因子：
16.6
通讯作者：
Xiao Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhou H;Zeng X;Li A;Zhou W;Tang L;Hu W;Fan Q;Meng X;Deng H;Duan L;Li Y;Deng Z;Hong X;Xiao Y
NIR-II荧光团具有优异的体内光学特性，在生物医学应用中显示出巨大的前景。迄今为止，很少发现具有供体-受体-供体（D-A-D）或对称结构的小分子NIR-II荧光团，并且上转化线粒体靶向NIR-II染料尚未报道。在此，我们报道了D-A型硫代吡啶基NIR-II荧光团的开发，该荧光团在~850 nm激发下具有~580 nm的频率上转换发光（FUCL）。H4-PEG-PT不仅可以在1 nM的亚细胞分辨率下快速有效地成像活的或固定的骨肉瘤细胞中的线粒体，而且可以有效地将光能转化为热能，实现无ROS作用的靶向线粒体光热癌症治疗。H4-PEG-PT在体内得到了进一步的评估，显示出强的肿瘤摄取，具有高空间和时间分辨率的特异性NIR-II信号，以及显著的NIR-II图像引导光热治疗。本报告首次报道了D-A型硫代镱NIR-II同步上转换-线粒体靶向细胞成像、体内NIR-II骨肉瘤成像和优异光热效率的治疗方法。
NIR-II fluorophores have shown great promise for biomedical applications with superior in vivo optical properties. To date, few small-molecule NIR-II fluorophores have been discovered with donor-acceptor-donor (D-A-D) or symmetrical structures, and upconversion-mitochondria-targeted NIR-II dyes have not been reported. Herein, we report development of D-A type thiopyrylium-based NIR-II fluorophores with frequency upconversion luminescence (FUCL) at ~580 nm upon excitation at ~850 nm. H4-PEG-PT can not only quickly and effectively image mitochondria in live or fixed osteosarcoma cells with subcellular resolution at 1 nM, but also efficiently convert optical energy into heat, achieving mitochondria-targeted photothermal cancer therapy without ROS effects. H4-PEG-PT has been further evaluated in vivo and exhibited strong tumor uptake, specific NIR-II signals with high spatial and temporal resolution, and remarkable NIR-II image-guided photothermal therapy. This report presents the first D-A type thiopyrylium NIR-II theranostics for synchronous upconversion-mitochondria-targeted cell imaging, in vivo NIR-II osteosarcoma imaging and excellent photothermal efficiency.
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