香港科大唐本忠院士團隊與蘇州大學附一院侯建全教授團隊合作:近紅外II區聚集誘導發光的熒光探針實現術中輸尿管成像

醫源性輸尿管損傷(IUIs,iatrogenic uretral injuries)是腹盆部手術最嚴重的並發癥之一,在婦科腫瘤手術中的發病率可高達10%,常常引起尿瘺,尿膿毒血癥,甚至慢性腎功能不全。此外,需要輸尿管重建的相關疾病如UPJO、腔靜脈後輸尿管常因病變部位定位不準確,導致過多的術中操作,給輸尿管造成二次損傷。因此,術中實時識別輸尿管對預防醫源性輸尿管損傷和輸尿管相關疾病治療都是至關重要的。目前臨床上用來辨識輸尿管的技術手段有輸尿管自發的蠕動、凱利氏征、支架管、靜脈註射美藍等。然而它們預防輸尿管損傷的效力有限,因此,研發一種在術中辨識輸尿管的有效方法是十分必要的。近紅外II區(NIR-II,波長在1000-1700 nm)光學成像由於其較高的組織穿透深度和成像分辨率,在術中導航方面展現瞭巨大潛力。

近日,香港科技大學唐本忠院士團隊和蘇州大學附屬第一醫院侯建全教授團隊報道瞭一種近紅外II區的納米顆粒2TT-oC6B dots,實現瞭兔子體內術中輸尿管的熒光成像。2TT-oC6B dots由具有聚集誘導發光分子(AIEgen)和由FDA批準的DSPE-PEG2000外殼構成(圖1)。其發射峰值位於1030 nm處,熒光量子產率高達11.0%。

香港科大唐本忠院士團隊與蘇州大學附一院侯建全教授團隊合作:近紅外II區聚集誘導發光的熒光探針實現術中輸尿管成像
圖1. 2TT-oC6B dots合成示意圖。

首先在熒光成像上2TT-oC6B dots與吲哚菁綠(ICG)進行瞭比較,輸尿管管腔逆行註射2TT-oC6B dots後,通過NIR-II熒光信號實時觀察到瞭輸尿管及其蠕動,並且輸尿管內2TT-oC6B dots熒光成像的信噪比(SBR)和穿透深度遠遠優於ICG。

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圖2. 輸尿管內2TT-oC6B dots(左)與ICG(右)近紅外II區熒光顯像對比。

建立瞭醫源性輸尿管損傷(圖3)、輸尿管疾病(圖4)的模型,在輸尿管逆行註射2TT-oC6B dots後,通過NIR-II熒光信號均精確定位瞭輸尿管損傷或者疾病的部位。此外,輸尿管修補後復通的情況也可通過註射2TT-oC6B dots進行瞭評估(圖5)。

香港科大唐本忠院士團隊與蘇州大學附一院侯建全教授團隊合作:近紅外II區聚集誘導發光的熒光探針實現術中輸尿管成像
圖3.醫源性輸尿管損傷的近紅外II區熒光顯像。
香港科大唐本忠院士團隊與蘇州大學附一院侯建全教授團隊合作:近紅外II區聚集誘導發光的熒光探針實現術中輸尿管成像
圖4.輸尿管常見疾病近紅外II區熒光顯像。
香港科大唐本忠院士團隊與蘇州大學附一院侯建全教授團隊合作:近紅外II區聚集誘導發光的熒光探針實現術中輸尿管成像
圖5. 輸尿管損傷修復近紅外II區熒光顯像

因此,我們研發瞭一種穩定性高、NIR-II熒光信號強的AIE納米顆粒2TT-oC6B dots,實現瞭動物體內術中輸尿管的識別,並為臨床手術的實時熒光成像提供瞭新的策略。

以上相關成果發表在《ACS Applied Materials & Interfaces》 (ACS Appl.Mater. Inter.2020, 12(7): 8040-8049)上,影響因子:8.456。論文的第一作者為蘇州大學在讀博士生杜健,共同第一作者為香港科技大學博士後劉順傑,中科院深圳先進技術研究院張鵬飛研究員,通訊作者為香港科技大學唐本忠院士和蘇州大學附屬第一醫院侯建全教授、張衛傑醫師

論文信息:

Du J, Liu S, Zhang P, et al. Highly Stable and Bright NIR-II AIE Dots for Intraoperative Identification of Ureter[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12(7): 8040-8049.

全文鏈接:

https://doi.org/10.1021/acsami.9b22957

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