發(fā)布日期：2020-01-08
丁丹把實(shí)驗(yàn)室的燈都關(guān)掉。黑暗中，試管里的長余輝熒光分子，繼續(xù)亮著，發(fā)出一團(tuán)紅色的光。
這是一種新型長余輝材料，可以用于腫瘤切除手術(shù)導(dǎo)航，丁丹管它叫分子影像探針。之前課題組已做過的實(shí)驗(yàn)顯示，探針可用于精確切除小鼠腹腔轉(zhuǎn)移瘤模型中的微小腫瘤。相關(guān)論文近日已刊發(fā)在《納米通訊》上。
圍繞“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”（AIE）熒光分子，丁丹帶領(lǐng)的課題組已經(jīng)做了多年研究。結(jié)合生物醫(yī)用高分子材料設(shè)計(jì)、制備新型分子影像探針，他們正在探索其在重大疾病診斷與治療以及疾病發(fā)生發(fā)展機(jī)制研究方面的應(yīng)用。
精巧的結(jié)合，更長時(shí)間的發(fā)光
面對(duì)惡性腫瘤，切除通常是最為常見的處理方法。不過，僅靠外科醫(yī)生觸診和目視檢查，也無法完全區(qū)分出惡性組織和正常組織。有時(shí)會(huì)誤傷，有時(shí)又會(huì)“錯(cuò)放”。因此，手術(shù)刀也需要“導(dǎo)航系統(tǒng)”——熒光探針。探針在腫瘤內(nèi)進(jìn)行標(biāo)記，腫瘤組織發(fā)出光芒，也就是發(fā)出“向我開炮”的信號(hào)，幫助實(shí)現(xiàn)腫瘤的精準(zhǔn)切除。
這種熒光探針，必須有長時(shí)間的光穩(wěn)定性，最好能自己發(fā)光。
丁丹是南開大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物活性材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、藥物化學(xué)生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、博士生導(dǎo)師。其課題組的研究方向，就是新型分子影像探針的設(shè)計(jì)、制備與生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
團(tuán)隊(duì)先是瞄準(zhǔn)了一種材料——金剛烷二氧雜化丁烷。這是一類經(jīng)典的化學(xué)發(fā)光分子，能夠長時(shí)間發(fā)光。但是在水相體系中，它會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的信號(hào)淬滅。也就是說，一旦碰到水，其發(fā)光時(shí)間僅能維持幾分鐘，發(fā)光強(qiáng)度也很低——這不足以完成一次手術(shù)導(dǎo)航。
團(tuán)隊(duì)一直研究的，則是聚集誘導(dǎo)發(fā)光熒光分子（AIEgen）。它的首次發(fā)現(xiàn)，要追溯到2001年香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)。AIE是一類新型熒光材料，2016年《自然》雜志將AIE材料的納米聚集體列為支撐“納米光革命”的四大納米材料之一。它的細(xì)胞毒性低、光學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不怕水、亮度強(qiáng)，但就是在沒有實(shí)時(shí)激發(fā)光的情況下不能實(shí)現(xiàn)長余輝發(fā)光。
能不能把兩種材料的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來？課題組對(duì)AIE分子進(jìn)行了設(shè)計(jì)，首次合成了一種具有AIE性質(zhì)的近紅外長余輝發(fā)光納米點(diǎn)（AGL AIE dots）。
這是一套連鎖反應(yīng)——在單次外源光激發(fā)后，納米材料中AIEgen產(chǎn)生的單線態(tài)氧與前體分子作用得到金剛烷-二氧雜化丁烷，后者會(huì)變得非常不穩(wěn)定，發(fā)出黃光；而AIE分子恰恰是吸收黃光，發(fā)射近紅外光。經(jīng)化學(xué)激發(fā)和能量轉(zhuǎn)移等過程，可以實(shí)現(xiàn)長達(dá)10天以上的自循環(huán)近紅外長余輝發(fā)光。一次打光，十天照亮。
與近紅外熒光材料相比，近紅外長余輝發(fā)光納米點(diǎn)具有更深的組織穿透能力，更高的信躁比。簡(jiǎn)而言之，它能讓我們把腫瘤組織分得更清楚、看得更清晰。
除了導(dǎo)航，還可做體外診斷
利用AIE材料的特性，課題組還有其他創(chuàng)新。
丁丹介紹，他們?cè)O(shè)計(jì)出一種熒光響應(yīng)過氧化亞硝酸陰離子的AIE分子，將其制備成納米顆粒。在炎癥和腫瘤組織上，都會(huì)產(chǎn)生過氧化亞硝酸陰離子的過表達(dá)，不過，炎癥的pH值更低，腫瘤的pH值則在6.8到7.2之間。課題組制備的這種納米顆粒，遇到過氧化亞硝酸陰離子會(huì)發(fā)光；但在酸性條件下，它又“乖巧”地不發(fā)光。這樣一來，就能實(shí)現(xiàn)高選擇性、高靈敏和實(shí)時(shí)地區(qū)分腫瘤與炎癥。
以此類推，課題組可對(duì)AIE分子進(jìn)行不同設(shè)計(jì)，讓其在遇到需要檢測(cè)的標(biāo)志物時(shí)發(fā)光。這猶如給它裝上一扇扇不同的門，只有輸入了相應(yīng)的密碼，大門才會(huì)打開，透出光亮。
未來，圍繞AIE分子，課題組還要做更多文章：開發(fā)富含分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)單元的長余輝發(fā)光有機(jī)高分子材料，將探針的設(shè)計(jì)理念拓展到長余輝發(fā)光成像。在生物醫(yī)用上，可以做動(dòng)脈粥樣硬化等重要疾病的早期診斷，做腫瘤切除手術(shù)導(dǎo)航、藥物篩選、干細(xì)胞示蹤等。
近幾年來，丁丹團(tuán)隊(duì)開始嘗試著把技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，并已經(jīng)選定合作的生物科技公司，計(jì)劃對(duì)檢測(cè)試劑進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研。團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)有兩個(gè)方向，一個(gè)是做分子探針手術(shù)導(dǎo)航，一個(gè)是做體外檢測(cè)。
來源：科技日?qǐng)?bào)
