图 有机余辉纳米粒子成像

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22234003，U21A20287）资助下，湖南大学张晓兵教授和宋国胜教授等在光学活体成像领域取得新进展。相关成果以“基于三蒽衍生物纳米探针的超亮超快长余辉活体成像（Ultrabright and ultrafast afterglow imaging in vivo via nanoparticles made of trianthracene derivatives）”为题发表在《自然-生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）杂志上，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41551-024-01274-8。

　　余辉发光由于不需要实时光激发，能够有效消除生物组织的自体荧光干扰，在生物医学成像中具有潜在的应用价值。然而，传统的余辉发光材料在生物成像中存在灵敏度低、光漂白严重等问题，限制了其应用。纳米技术的发展为生物医学成像带来了革命性的变化，纳米粒子可以作为载体，提高成像的精确性和深度。虽然有机余辉纳米粒子在生物相容性和生物降解性方面，相较于无机余辉纳米粒子具有显著优势，但其普遍存在余辉发光强度不足、需要高功率密度激光激发、信号采集时间较长等问题。此外，余辉光强在多次激发后的衰减（即“余辉光漂白”）也限制了其在重复成像中的应用潜力。

　　针对上述问题，该研究团队发展了一种新型的基于三蒽衍生物的有机长余辉纳米粒子（TAD-NPs），这种TAD-NPs能够在极低功率的光照下发出超亮的余辉发光，为生物成像领域带来了革命性的进展。该TAD分子具有较强的电子富集特性，因此其衍生物TAD-NPs在白光照射停止后具有更强的余辉发光，其强度约为常用有机余辉纳米粒子的500倍。该TAD-NPs的余辉发光持续时间超过60分钟，半衰期约为16分钟，远高于常用的有机余辉纳米粒子。随着光照功率密度的增加，其余辉发光强度逐渐增强，且在不同的光照时间下均表现出亮度的增加，且在极低功率密度的光照下仍能产生明亮的余辉。该研究团队还基于TA余辉探针开发了超快余辉成像新方法，在小鼠清醒状态下实现长余辉成像，对自由活动状态下动物的大脑功能和学习行为研究提供了强有力的技术支持。此外，该团队利用TA余辉探针监测小鼠在放疗-免疫治疗及化疗-免疫治疗中的颗粒酶时空动态变化，为追踪T细胞和NK细胞的激活状态提供了精准的成像工具。