科學(xué)家可以通過非侵入性光學(xué)方法(如熒光成像)監(jiān)測活組織中的生物分子過程。然而，用于此目的的熒光染料通常相當(dāng)不穩(wěn)定，光漂白、缺乏特異性和藥代動(dòng)力學(xué)差是常見的問題。美國科學(xué)家開發(fā)了一種分子屏蔽，可以穩(wěn)定近紅外熒光染料并增強(qiáng)其功能。它們的合成和表征報(bào)道在Angewandte Chemie雜志上。
熒光生物成像通常使用近紅外光，因?yàn)檫@種輻射可以有效穿透人體組織。為此目的設(shè)計(jì)的熒光染料通常具有平坦且對(duì)稱的分子結(jié)構(gòu)，這有利于吸收近紅外光，但染料必須是水溶性的，并且具有與目標(biāo)生物分子結(jié)合的官能團(tuán)，例如抗體或腫瘤結(jié)合肽。
目前，這些熒光染料中的一種，七甲氨基花青或Cy7，正在外科應(yīng)用中進(jìn)行研究。
然而，Cy7分子有其缺點(diǎn)。它們的光吸收發(fā)色團(tuán)容易受到氧自由基的影響，從而導(dǎo)致漂白。此外，扁平的剛性分子可能聚集并與其他生物分子非特異性相互作用，從而減緩它們從體內(nèi)的清除。
為了解決這些問題，圣母大學(xué)的布拉德利d史密斯和他的團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)。為了保護(hù)七甲基胺發(fā)色團(tuán)免受氧的攻擊，他們引入了一個(gè)巨大而智能的保護(hù)罩。
他們?cè)诎l(fā)色團(tuán)中央部分的頂部附著了一個(gè)巨大的芳香基團(tuán)，并為頂部基團(tuán)提供了從發(fā)色團(tuán)兩側(cè)延伸的長屏蔽臂，就像一只鳥用翅膀覆蓋它的巢一樣。
獲得的染料被科學(xué)家稱為“空間屏蔽七甲氨基菁染料”或s775z。它是水溶性的，并提供穩(wěn)定的熒光。作者報(bào)告說，屏蔽結(jié)構(gòu)防止聚集和光漂白。
作者寫道，這種染料具有優(yōu)異的抗化學(xué)降解穩(wěn)定性，可以“無限期”儲(chǔ)存在普通冰箱中。
他們還研究了活體小鼠的成像，發(fā)現(xiàn)與所有其他研究的染料相比，s775z不會(huì)在血液清除器官中積累，而是會(huì)很快被洗出體外。此外，靶向癌癥的s775z版本在大量腫瘤中積累，這可以通過活小鼠的熒光成像來可視化。
作者認(rèn)為新的s775z染料可用于許多生物醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用。他們指出，從平面分子到三維屏蔽結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變是使這類近紅外熒光染料更加穩(wěn)定高效的關(guān)鍵。
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