酶激活型近红外荧光/光声双模成像探针构建及肾癌手术导航初步应用
批准号:
22104036
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
刘红文
依托单位:
学科分类:
化学与生物传感
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘红文
中文摘要
肾癌是人类常见十大恶性肿瘤之一,发展靶向肾癌的精准成像方法为获取癌症发生发展信息以及指导癌变组织的精准切除具有重要意义。基于有机分子探针的近红外Ⅱ荧光和光声成像技术为实现肾癌的精准成像指导肿瘤精准手术切除应用提供了强有力工具。针对传统近红外Ⅱ分子探针存在生物稳定性差、量子产率低、难以设计探针、成像模式单一、经肝脏代谢导致肾靶向性差等问题,本项目拟通过染料筛选和合理设计相结合的方法,以氧杂三环刚性结构作为关键分子片段,对氧杂三环中位碳原子进行保护,开发系列具有羟基等光学调控基、良好生物稳定性的高性能近红外Ⅱ染料。并以此为平台,针对肾癌细胞中异常表达的酶等生物标志物,设计系列酶激活型近红外Ⅱ双模探针,并通过化学修饰,调控探针的肾小管分泌代谢途径,构建肾癌靶向的酶激活型近红外Ⅱ双模探针用于手术导航初步应用,以实现肾癌的原位、高灵敏、高选择性的双模成像,为指导肾癌的精准手术切除提供强有力的工具。
英文摘要
Renal cancer is one of the ten most common malignant tumors in human beings. It is important to develop precise imaging methods in order to obtain the information of cancer occurrence and development and to guide the accurate resection of cancer tissue. Small-molecular probe based near infrared II fluorescent / photoacoustic dual-mode imaging technology can provide a powerful tool for achieving precise image guided surgical navigation of renal cancer. In view of the problems of traditional NIR II molecular probes, such as bad biological stability, low quantum yield, difficult to design probes, single imaging mode, poor renal targeting due to liver metabolism, etc., we will develop a series of high-performance near-infrared II dyes with good biological stability and optical tunable groups such as hydroxyl group by using the rigid structure of xanthene as the key molecular segment and protecting the central C atom of xanthene, through the combination of dye screening and rational design strategy. Using them as detection platform, selecting appropriate biomarkers of renal cancer to construct near-infrared II dual model probes. Through chemical modification, the renal tubular secretion and metabolism pathway of the probes will further regulated, and the enzyme activated NIR dual-modal probes targeted to renal cancer will be finally constructed for preliminary application of surgical navigation. With the probes, the in situ, high sensitive and high selective dual-mode imaging of renal cancer will be realized, which will provide a powerful tool for precise surgical resection of renal cancer.
针对肾癌等重大疾病辅助诊断及精准成像的高效分析需求,本项目深入剖析了荧光探针设计及其应用中所面临的关键科学问题。受资助者围绕提升荧光探针的灵敏度、选择性、成像对比度,以及增强其检测能力与复杂生物环境应用能力等核心目标,系统性地展开了新型荧光染料的开发、识别机理的拓展、信号转换策略的构建等多维度研究。研究内容包括:.一、低背景荧光探针的构建与血液样本高灵敏检测.针对血液检测中背景荧光干扰强烈及有机溶剂导致的溶血性问题,受资助者聚焦于“避免背景荧光干扰的血液高灵敏检测”主题,创新性地提出了抑制生物背景荧光的传感策略。基于此策略,成功构建了多种荧光及化学发光探针,实现了硫化氢、生物硫醇和酶等关键疾病标志物的高灵敏检测。.二、新型近红外荧光/光声探针与高精度癌症成像.针对癌症成像中生物背景荧光干扰及激发光与光信号穿透深度受限的挑战,受资助者围绕“近红外荧光/光声成像技术消除生物背景干扰并提升生物组织穿透性”的主题,采用筛选与从头设计相结合的新策略,成功开发出多种高性能近红外荧光/光声探针,实现了癌症的高精度成像,为癌症的早期诊断与治疗提供了有力支持。.所发展的抑制全血背景荧光的传感策略,通过荧光染料的筛选与探针的“重新设计”,实现了全血样本中疾病标志物等的精准检测。该策略具有广泛的适用性,可拓展至全血中其他微量分析物的检测。该方法具有广阔的市场转化前景,为深化疾病血液诊断的相关研究提供了重要支撑。在项目资助期间,本人取得了多项创新性研究成果,以通讯作者身份在Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Soc. Rev., Anal. Chem.(4篇), Coordin. Chem. Rev., Small等期刊上发表高水平论文10余篇,并获得了2项国家发明专利授权。基于上述研究成果,受资助者还成功获批了国家自然科学基金面上项目(项目编号:22474036)和2024年湖南省自然科学基金青年项目B类。.本项目为实现肾癌等重大疾病的血液诊断及高对比度活体成像提供了强有力的工具,不仅推动了荧光探针技术的创新与发展,也为疾病的早期诊断与疗效监测开辟了新的途径。
有序组装型NIR-II荧光探针的构建及疾病辅助诊断应用
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批准号:2025JJ40014
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2025
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负责人:刘红文
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依托单位:
国内基金
海外基金