摘要
为提高生物组织荧光成像质量以及对肿瘤的高效光热治疗，设计合成了一种新型的窄带隙共轭聚合物(BDT-TTQ)，并通过纳米沉积的方式将聚合物制备成水溶性纳米粒子(BDT-TTQ NPs). 该共轭聚合物纳米粒子在1000 ~ 1200 nm近红外二区范围具有较好的吸收，在1064 nm的激发光下能实现1200 ~ 1400 nm的近红外二区荧光成像. BDT-TTQ NPs纳米粒子粒径分布较窄，形貌呈规则的球形且分散均匀，具有好的生物相容性. 该纳米粒子既可以在体外实现较高的近红外二区荧光成像穿透深度，又可以实现对小鼠活体血管的高清晰度的近红外二区荧光成像. 此外，BDT-TTQ NPs纳米粒子在1064 nm激光下展现出优异的光热转换效率，具有较高的光毒性，对体外的肿瘤细胞以及小鼠的异质瘤具有高的光热杀伤能力.
Abstract
To improve the quality of fluorescence imaging and effectiveness of photothermal therapy, We designed a novel conjugated-polymer (BDT-TTQ) with a narrow band gap for NIR-II fluorescence and NIR-II photothermal effect. To realize solubility of BDT-TTQ in water, we enveloped the hydrophobic polymer BDT-TTQ into amphiphilic copolymer (PEG-b-PPG-b-PEG, F-127) shells for NIR-II water-soluble nanoparticles (BDT-TTQ NPs) through the nanoprecipitation method. With strong absorption in the NIR-II region of 1000 − 1200 nm, the BDT-TTQ NPs can realize fluorescence image during 1200 − 1400 nm excited by 1064 nm laser. The prepared BDT-TTQ NPs were characterized by dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM). The average hydrodynamic radius of BDT-TTQ NPs was around 62 nm and spherical morphology was observed from TEM. Besides, the BDT-TTQ NPs showed the similar hydrodynamic radius in physiological environment such as phosphate buffer saline (PBS), Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) and fetal bovine serum (FBS) and exhibited the excellent biological stability, indicating the potential for furtherin vivo application. To study the NIR-II fluorescence characters, we firstly detected the maximum imaging depth of BDT-TTQ NPsin vitro and the penetration depth can achieve 6 mm at 1064 nm laser. High-resolution NIR-II fluorescence imaging of living blood vessels in mice was also achieved by BDT-TTO NPs under 1064 nm laser irradiation. In addition, the real-time NIR-II images of brain and abdomen were obtained with an ultrahigh signal-to-background ratio. Photothermal experiments suggested the BDT-TTQ NPs exhibited excellent photothermal conversion and outstanding photothermla stability under 1064 nm excitation, which revealed the potential of BDT-TTQ NPs for photothermal therapy in vivo. MTT assay and confocal laser scanning microscopy (CLSM) were used to analyse photothermal treatment toward human cervical carcinoma (HeLa) cells in vitro and the results indicated the nanoparticles performed an effective photothermal inhibition at the cellular level under laser irradiation. Morever, BDT-TTQ NPs developed in this study can realize NIR-II fluorescence imaging-guided photothermal therapy in vivo at 1064 nm laser.
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译
关键词
共轭聚合物; 1064 nm激发; 近红外二区荧光成像; 近红外二区光热
Keywords
Conjugated-polymer; 1064 nm Excitation; NIR-II fluorescence imaging; NIR-II photothermal
译
光热治疗(PTT)是一种利用具有深层穿透能力的近红外光(NIR)来消融肿瘤的光疗手段，在实现准确消融肿瘤的同时不影响周围的正常组织[1,2]. 传统的光热治疗主要基于近红外一区的808 nm激光，为了实现更深层次的肿瘤消融，如脑肿瘤等，近2年发展了激发波长在近红外二区(NIR-II)的1064 nm激发光热治疗体系. 用1064 nm激光进行光热治疗时，不仅可以降低激光在生物活体内的光衰减问题，实现更深的组织穿透，而且在治疗时使用的最高激光功率为1 W cm−2，是传统808 nm激光最大允许功率(0.33 W cm−2)的3倍[3]. 目前报道的基于1064 nm的PTT材料有无机材料，如金纳米颗粒[4,5]、掺杂稀有金属元素的纳米材料[6]、氧化硅纳米粒子[7]和基于碳的纳米球[8]等，和有机材料，如有机小分子[9]和共轭聚合物[10]. 其中，共轭聚合物相比于无机材料和有机小分子，具有更好的生物相容性和热稳定性[11~14].
在对肿瘤组织进行治疗的同时，人们希望获得肿瘤的实时成像以评价肿瘤的发展和治疗效果，近年来基于光学的纳米诊疗体系受到人们的关注[15]. 相比于传统的可见光和近红外一区成像，波长在1000 ~ 1700 nm范围的近红外二区光在生物体内具有更高的穿透深度、更低的成像背景噪音[16~19]. 因此基于近红外二区的光声成像(NIR-II PAI)和荧光成像(NIR-II FL)相比于传统的近红外一区能够获得高清晰度、高质量的成像效果[20,21]. 其中，已有多个课题组将近红外二区光热治疗和近红外二区光声成像结合，如刘斌课题组制备的P1RGD NPs[22]、谢志刚团队研究合成的TBDOPV-DT NPs[23]以及我们课题组合成的SPNs3有机材料[24]. 利用PAI确认PTT的最佳时间，实现更好的消融肿瘤的效果. 然而光声成像仅能实现对生物体某一局部成像，成像范围有一定的局限性，而NIR-II FL成像与NIR-II PAI相比，能实现对生物体的大范围成像，并且具有更高的成像分辨率和成像速度[25,26]. 然而，可以同时实现NIR-II PTT和NIR-II FL双重功能的纳米诊疗体系还鲜见报道.
基于此，本文研究制备了一种新型的共轭聚合物，制备方法简单高效. 该聚合物形成的纳米粒子有很好的分散性，在1064 nm激发下能实现NIR-IIa的荧光成像，同时又具有较好的光毒性，能够杀死癌细胞并实现抑制肿瘤的生长.
1 实验部分
1.1 主要原料
(4,8-二(4-(2-乙基戊基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-2,6-二基)二(三丁基锡)(BDT)、4,9-双(5-溴噻吩基)-6,7-双(4-己氧苯基)-2-thia-1,3,5,8-四氮杂-环戊二烯[b] (TTQ)购自苏州纳凯科技有限公司. 三(二亚苄基丙酮)二钯、三(邻甲苯基磷)、甲苯均购自百灵威科技有限公司. Pluronic®F-127购自西格玛奥德里奇. 细胞培养基、胰蛋白酶消化液和活死细胞染色试剂盒均购自江苏凯基生物科技公司. 其他化学药品和试剂，均来源于商业途径，且没有进行二次纯化.
1.2 半导体聚合物BDT-TTQ的制备
取10 mL的聚合管，除水除氧条件下向聚合物管中分别加入BDT(112.9 mg, 0.1 mmol)和TTQ(86.3 mg, 0.1 mmol)，之后加入催化剂三(二亚苄基丙酮)二钯(2 mg)，三(邻甲苯基磷)(5 mg)，用2.5 mL的无水甲苯充分将其溶解. 多次冻融循环除氧，避光条件下，95 °C反应6 h后，迅速将聚合物管冷却终止聚合，多次用甲醇对反应液进行沉降，最终得红黑色固体.
1.3 纳米粒子的制备
将共轭聚合物BDT-TTQ溶于四氢呋喃(THF)中，配成0.25 mg mL−1的有机溶液. 将两亲性聚合物F-127溶于10 mL去离子水中，配成1 mg mL−1的水溶液. 持续超声条件下，用注射器快速将BDT-TTQ有机溶液打入去离子水中，超声10 min后，取出溶液置于透析袋中(截留分子量为3500)，用去离子水透析48 h，每6 h换1次透析液. 彻底除去THF后得BDT-TTQ NPs水溶液.
1.4 纳米粒子的理化性质及其表征
利用Shim-pack GPC-80X型号的凝胶渗透色谱(GPC)测定聚合物分子量，以色谱级的THF为洗脱液，流速为1.0 mL min−1，标样为聚苯乙烯. 纳米粒子的粒子半径和粒径分布通过动态光散射仪(ALV/CGS-3，DLS)进行测定，测试温度为25 °C，固定散射角度为90°. 透射电子显微镜(TEM)图通过HT-7700型透射电子显微镜上测定，制备样品时将BDT-TTQ NPs水溶液滴至铜网上，使其自然风干. 核磁共振氢谱(1H-NMR)在Bruker Ultra Shield Plus 400 (400 MHz)型的核磁共振仪上测定，四甲基硅作为内标. 紫外-可见吸收光谱通过Perkin-Elmer Lambda 35紫外可见光光谱仪测定，荧光光谱通过荧光光谱仪获得. NIR-II荧光成像由NIR-II成像仪得到. 细胞活性通过酶标仪获得，细胞的共聚焦图由共聚焦激光显微镜(Olympus Fluoview FV1000)获得.
1.5 纳米粒子的光热转化性质
为研究纳米粒子BDT-TTQ NPs的光热转化性质，首先配置0.1 mg mL−1的纳米粒子水溶液，取200 μL的聚乙烯(PE)离心管装入100 μL. 用1064 nm的 激光器以1 W cm−2对纳米粒进行照射，每隔30 s记录温度的变化，形成升温曲线，照射5 min后，温度上升到平台期，撤掉激光，记录降温曲线直至恢复室温. 在测定光热性质的实验中，全程通过热成像仪对纳米粒热成像和温度变化进行记录.
1.6 纳米粒子的荧光性质
1.6.1 荧光成像穿透深度的测定
研究BDT-TTQ NPs在荧光成像时的穿透深度，使用在菜场购买的新鲜鸡胸肉模拟生物组织，将其切成不同厚度的肉层，如1、2、4、6和8 mm，备用. 之后配置0.1 mg mL−1的BDT-TTQ NPs水溶液，首先将溶液注射到长约3 cm的PE毛细管中，然后将PE管置入NIR-II荧光成像仪中，光源为1064 nm的激发并采用1300 nm的长通滤光片(之后的NIR-II荧光成像都采用此成像条件). 通过在PE管上覆盖不同厚度的鸡胸肉来检测BDT-TTQ NPs的NIR-II荧光穿透深度.
1.6.2 体内血管荧光成像
研究BDT-TTQ NPs对在体内对小鼠血管荧光成像时，首先配置2 mg mL−1的BDT-TTQ NPs水溶液，通过尾静脉注射的方式将材料注入小鼠体内，并立即利用成像仪对小鼠进行整体荧光成像，在小鼠全身血管成像后，换用高倍镜头，相同条件下对小鼠的脑部和腹部进行局部成像.
1.7 细胞实验
1.7.1 细胞培养
从江苏凯基生物公司购买人宫颈癌细胞系(HeLa)，同含10%胎牛血清的培养基DMEM进行培养，培养箱条件为37 °C和5%的CO2.
1.7.2 纳米粒子的生物相容性和光毒性检测
BDT-TTQ NPs的生物相容性和光毒性通过MTT实验进行测定. 将HeLa细胞按6000的细胞数接种到96孔细胞培养板上，在培养板的四周先加入100 μL的PBS缓冲溶液，以保证细胞培养过程中环境的湿润. 当细胞重新贴壁达到要求汇合度后，吸出培养基，将提前配好的不同浓度的BDT-TTQ NPs溶液按顺序加入孔中，继续培养24 h后，吸出材料加入100 μL新鲜培养基后加入20 μL MTT (5 mg mL−1)溶液，继续培养4 h后洗去培养基，将入100 μL DMSO，通过酶标仪检测在490 nm处的吸收值，通过计算获得细胞的存活率.
在进行光毒性检测时，在纳米粒子和细胞共培养4 h后，吸出溶液，每孔加入100 μL的不完全培养基，用1064 nm的激光器以1 W cm−2的功率照射5 min，继续培养24 h后，用MTT法检测细胞的存活率.
1.8 体内抑瘤实验
构建肿瘤模型，将数目为1 × 106的HeLa细胞接种到小鼠右腋下，待肿瘤体积达到50 ~ 100 mm3时，将荷瘤鼠分为4组，每组5只. 4组荷瘤鼠分别通过尾静脉注射(a) saline (无光照)、(b) BDT-TTQ NPs (无光照)、(c) saline (光照)、(d) BDT-TTQ NPs (光照)，给药12 h后，用1064 nm激光照射光照组肿瘤部位(1 W cm−2，5 min)，每隔2天对肿瘤的体积和小鼠的重量进行记录，15天后处死荷瘤鼠，取出主要器官和肿瘤组织，对其进行NIR-II荧光成像.
2 结果与讨论
2.1 共轭聚合物BDT-TTQ的合成与表征
如图1所示，共轭聚合物BDT-TTQ由单体BDT和TTQ经聚合得到，其中BDT部分为电子供体，TTQ为电子受体. 通过1H-NMR和凝胶渗透色谱(GPC)对聚合物的结构、分子量以及分子量分布进行了表征. 聚合物BDT-TTQ的1H-NMR谱图如图2(a)所示. 从GPC数据(图2(b))中可知聚合物BDT-TTQ的数均分子量(Mn)为22000, 其分子量分布(PDI)为1.81. 聚合物BDT-TTQ可以溶解在THF、甲苯等有机溶剂. 首先利用紫外可见光光谱仪和荧光光谱仪测定BDT-TTQ在有机溶剂THF中的吸收和荧光发射. 如图2(c)所示，聚合物BDT-TTQ的吸收范围较宽从800 ~ 1300 nm，其主要吸收峰位于1066 nm处，说明BDT-TTQ可用于制备纳米粒子, 实现1064 nm激发光引发的NIR-II光热治疗. 从荧光光谱(图2(c))中可以看出，在1064 nm的激光激发下聚合物BDT-TTQ的荧光光谱位于1100 ~ 1400 nm的NIR-II区域，并且其荧光发射主峰为1305 nm, 位于NIR-IIa (1300 ~ 1400 nm)范围内，较1000 ~ 1200 nm范围的荧光成像具有更高的分辨率和更好的成像效果, 进而表明了共轭聚合物BDT-TTQ在1064 nm激发下可以实现在NIR-IIa的荧光成像.
Fig 1 Synthetic route to semiconducting polymer BDT-TTQ
Fig 2
Fig 2 (a) 1H-NMR spectrum of semiconducting polymer BDT-TTQ; (b) GPC curve of BDT-TTQ; (c) Absorption and emission spectra of polymer BDT-TTQ
2.2 水溶性纳米粒子BDT-TTQ NPs的制备与表征
鉴于聚合物BDT-TTQ具有优异的光学特性，为了实现BDT-TTQ在肿瘤成像和治疗等方面的应用，通过纳米沉积的方法制备基于BDT-TTQ的纳米粒子BDT-TTQ NPs. 将BDT-TTQ的THF溶液在超声下快速加入到溶有两亲性聚合物F-127的去离子水中，便获得了PEG为壳的水溶性的纳米粒子BDT-TTQ NPs. 首先通过动态光散射仪(DLS)和透射电子显微镜(TEM)对纳米粒子BDT-TTQ NPs粒径和形貌进行表征. 如图3(a)所示，BDT-TTQ NPs的流体力学半径(<Rh>)为62 nm，粒径分布较窄，TEM图显示纳米粒子在干燥状态下的形貌为规则的球形结构，直径约为100 nm，且粒子分散均匀，与DLS显示结果基本一致，表明BDT-TTQ NPs有很好的分散性和均一性. 进一步测试BDT-TTQ NPs的吸收光谱和荧光发射光谱，如图3(b)所示，BDT-TTQ NPs的吸收和发射光谱与聚合物BDT-TTQ在THF溶剂中的吸收和荧光发射谱图(图2(c))形状基本一致，在近红外二区的1064 nm处有强的吸收，并具有优异的NIR-II荧光发射. 要实现BDT-TTQ NPs在体内的应用，必须具有较好的稳定性，为此我们利用DLS分别测试了BDT-TTQ NPs在3种溶剂PBS、DMEM和FBS中的粒径稳定性，避光静置3天后，粒径大小及分布几乎没有变化(图3(c))，证明BDT-TTQ NPs具有很好的稳定性，能够实现在体内的稳定应用.
Fig 3
Fig 3 (a) The hydrodynamic radius and TEM image of BDT-DPP NPs; (b) Normalized NIR absorption and emission spectra of BDT-DPP NPs in H2O; (c) Hydrodynamic radius of BDT-DPP NPs in different medias; (d) Temperature changing curves of various concentrations of BDT-DPP NPs solution under 1064 nm laser at the MPE limiting power density (1 W cm−2) (The online version is colorful.)
BDT-TTQ NPs在1064 nm处有强的吸收，继续测试了粒子在1064 nm激光激发下的光热效应. 首先测试BDT-TTQ NPs溶液在离心管内的光热性质，用1064 nm的激发光为光源，以1 W cm −2 功率(1064 nm激光进行光热治疗时的最大允许功率)对BDT-TTQ NPs溶液(0.1 mg mL −1 )进行照射，通过热成像仪随时捕捉温度变化，结果如 图3(d) 所示. 从温度变化曲线图中可以看到当BDT-TTQ NPs的浓度为1 mg mL −1 时，在光照5 min内温度升到62 °C，最大温度差达到35 °C，而用1064 nm激光照射纯水时，温度仅上升到33 °C，温差仅在10 °C以内，结果证明了BDT-TTQ NPs在1064 nm激发下有很好的光热转化性质，能够潜在实现光热治疗的应用. 之后我们多次对BDT-TTQ NPs进行循环光照，发现其具有很好的热稳定性( 图4 )，从而为实现体内光热治疗提供了可能.
Fig 4 Thermal cycling of BDT-DPP NPs solution (1064 nm, 1 W
Fig 4 Thermal cycling of BDT-DPP NPs solution (1064 nm, 1 W cm−2)
2.3 BDT-TTQ NPs的NIR-II荧光成像
从前文可知粒子BDT-TTQ NPs具有较好的NIR-II荧光性质，我们进一步测试粒子对生物的NIR-II荧光成像性能. NIR-II荧光成像具有成像深度高，成像效果分辨率高等优势. 为此，在进行生物体内血管成像之前，先对BDT-TTQ NPs的NIR-II成像深度进行测试. 选用新鲜的鸡胸肉来模拟生物组织，在进行荧光成像前，提前准备好不同厚度(1、2、4、6和8 mm)的鸡胸肉，在NIR-II活体荧光成像仪下，通过对装有BDT-TTQ NPs溶液(0.1 mg mL−1)的PE毛细管覆盖不同厚度的鸡胸肉来研究其在NIR-II荧光成像时对生物组织的穿透能力. 结果如图5(a)所示，从成像结果中可以看出BDT-TTQ NPs的NIR-II荧光成像深度能达到6 mm，具有较好的荧光穿透深度.
Fig 5
Fig 5 (a) NIR-II image and FL intensity of 0.1 mg mL−1 BDT-TTQ NPs solution at different depths; (b) Fluorescence image of the whole body of mouse; (c) Fluorescence images of the vasculature of the brain and hypogastric region and SBR with the background
在进行生物体内血管成像时，选用BALB/c小鼠，通过尾静脉注射BDT-TTQ NPs溶液(2 mg mL−1，100 μL)后，用1064 nm的激发光和1300 nm的长通滤光片，通过NIR-II活体荧光成像仪观察其对血管的成像，结果如图5(b)所示. 从图中可以清楚地看到小鼠的血管，同时由于使用1064 nm激光进行激发，在成像时血管和周围组织之间能实现更高的空间分别率，成像效果更加明显. 之后我们还换用高倍镜头对小鼠的脑部和腹部进行局部成像，发现在高倍镜下BDT-TTQ NPs能够清晰地对脑部和腹部血管进行荧光成像(图5(c))，为将来实现脑部等其他部位血管疾病的精确诊断提供了可能. 通过Image J专业处理软件，分别选取脑部和腹部一条静脉血管，研究血管和周围生物组织的成像信噪比，可以发现信噪比为4 ~ 5倍关系，进一步证明了1064 nm激发光下，成像分辨率更高，成像效果更好.
2.4 BDT-TTQ NPs的生物相容性和光毒性
实现纳米粒子的生物应用需要其具有良好的生物相容性. 首先，对BDT-TTQ NPs对细胞的毒性通过MTT法进行表征. 如图6(a)所示，将BDT-TTQ NPs与肿瘤细胞和正常的hMSCs细胞在不同浓度下分别共培养24或48 h，肿瘤细胞和正常的hMSCs细胞均保持好的细胞活性，证明BDT-TTQ NPs具有好的生物相容性.
Fig 6
Fig 6 (a) In vitro cytotoxicity of BDT-TTQ NPs incubated with hMSCs and HeLa; (b) Cell viabilities of HeLa cells under the incubation with BDT-TTQ NPs at different concentrations without or with 1064 nm laser irradiation (1 W cm−2); (c) Fluorescence images of live (green) and dead (red) HeLa cells (d) co-stained with calcein-AM and propidiumiodide after different treatments (The online version is colorful.)
继续在体外的细胞层面研究BDT-TTQ NPs对肿瘤细胞的光热治疗效果. 选用常用的宫颈癌HeLa细胞，设计2组实验，其中对照组只是将HeLa细胞和BDT-TTQ NPs进行共培养，不做其他任何处理，而实验组是在与细胞共培养4 h后用1064 nm的激光以1 W cm−2的功率对HeLa细胞进行光照处理5 min，通过MTT实验测试细胞的活性. 结果如图6(b)所示，从图中可以发现没有进行光照的对照组，随浓度的增加，细胞的活性均达到90%以上，进而说明单纯的BDT-TTQ NPs对HeLa细胞没有抑制效果. 而进行光热治疗的实验组，可以明显发现细胞的活性随BDT-TTQ NPs浓度的增加而下降，当浓度达到0.1 mg mL−1时，细胞的活性已经不足25%，说明BDT-TTQ NPs在激光的照射下，通过光热转化，能够很好地杀死癌细胞，有较好肿瘤细胞抑制效果. 之后通过共聚焦成像也验证了这一结果，结果如图6(c)和6(d)所示. 细胞在光照后继续培养12 h后，在共聚焦皿中加入稀释了1 × 105倍的Annexin V-FITC/PI试剂盒染料，其中FITC染活细胞，PI染死细胞. 在成像时，绿色荧光代表活细胞，红色荧光代表死细胞，从成像结果来看，在光照后多数HeLa细胞已经进入凋亡状态，进一步证明了BDT-TTQ NPs有较高的光毒性.
2.5 NIR-II荧光成像引导的体内光热治疗
粒子BDT-TTQ NPs可以对小鼠血管进行高清晰度的成像，并对体外的肿瘤细胞具有良好的NIR-II光热治疗效果，我们继续测试粒子对活体异质瘤的NIR-II光热治疗效果. 选用的肿瘤鼠为在右腋下接种HeLa异质瘤的小鼠.
为研究BDT-TTQ NPs对体内肿瘤抑制效果，首先通过NIR-II荧光成像活体肿瘤进行NIR-II成像. 在通过尾静脉注射BDT-TTQ NPs后，通过NIR-II活体成像仪可以发现血管能清晰成像，随着时间的延长，血管的荧光信号逐渐减弱，肿瘤部位的荧光信号逐渐增强，成像结果如图7(a)所示. 在注射6 h后，可以发现BDT-TTQ NPs已经在肿瘤部位发生富集，肿瘤荧光信号明显增强，而在注射12 h后肿瘤的荧光信号最强，进而确认了BDT-TTQ NPs在肿瘤部位的最大富集时间为12 h，这为对肿瘤实现光热治疗提供了最佳治疗时间. 在研究体内肿瘤消融时，将荷瘤鼠分为4组(每组5只)：(1)尾静脉注射生理盐水，无光照；(2)尾静脉注射BDT-TTQ NPs，无光照；(3)尾静脉注射生理盐水并进行光照；(4)尾静脉注射BDT-TTQ NPs并进行光照. 在光照组(3)和(4)中，根据NIR-II成像提供的最大富集时间，在尾静脉注射材料12 h后，用1064 nm的激光器以1 W cm−2的功率对准肿瘤部位光照5 min. 在光照的同时通过热成像仪记录肿瘤处的温度变化以及进行热成像，如图7(b)所示，可以发现光照组(4)肿瘤处的温度能上升到52 °C，达到对肿瘤细胞消融的温度，而光照组(3)的温度几乎没有变化. 这些数据表明，小鼠体内的BDT-TTQ NPs在1064 nm的激光照射下能实现很好的光热转化. 在光照结束后，每隔2天对肿瘤的体积进行测量，发现只有光照组(4)对肿瘤的增长有很好的抑制效果，如图7(c)所示. 在15天后杀死荷瘤鼠，取出主要器官和肿瘤组织，可以发现光照组(4)的肿瘤重量明显低于其他组(图7(d))，肿瘤的实物图更是能直观地反映这一结果，结果如图7(e). 综合上述实验结果，证明了BDT-TTQ NPs在1064 nm的激发光源下，能够实现NIR-IIa荧光成像引导的PTT治疗.
Fig 7
Fig 7 (a) In vivo NIR-IIa images of mice after i.v injection with BDT-TTQ NPs; (b) The photothermal images and temperature curves of the tumor site under laser irradiation; (c) The tumor volume growth curves of different treatment groups (saline, BDT-TTQ NPs, saline+laser, BDT-TTQ NPs+laser); (d) Tumor weight extracted from the mice in different treatment groups; (e) The photographs of the tumor extracted from the mice in different groups after the 15 days experiment
3 结论
本文设计合成了一种新型的半导体聚合物，在1064 nm激发光下，既能在生物体内实现NIR-IIa的荧光成像，又能实现对肿瘤的光热治疗. 通过DLS和TEM对BDT-TTQ NPs的粒径大小和外貌进行了表征，该纳米粒子在水溶液中具有很好的分散性. 细胞MTT实验和共聚焦成像证明了BDT-TTQ NPs具有好的生物相容性和光毒性. 在生物体内研究了该纳米粒子的光热性质、荧光成像以及对肿瘤的消融. 结果综合证明了BDT-TTQ NPs在NIR-II能实现高质量的荧光成像和对肿瘤的光热治疗.
参考文献
1Zhang Jianxu(张剑旭), Sun Tingting(孙婷婷), Xie Zhigang(谢志刚). Acta Polymerica Sinica(高分子学报) , 2019 . 50 ( 6 ): 633 - 641.
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别名：NIR-II红外相机，NIR-II红外制冷相机，NIR-II红外低温相机，
NIR-II红外成像，NIR-II红外制冷成像，NIR-II红外低温成像，
NIR-II近红外成像相机，NIR-II近红外制冷成像相机，NIR-II近红外低温成像相机
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相机部分：
1、InGaAs 成像模块采用TEC电制冷方式，芯片工作温度达到-60℃或更低，且芯片工作温度可调；
2、InGaAs成像模块有效像素数量不少于640 x 512，每个像元尺寸不小于15微米；
3、InGaAs成像模块在900-1700nm具有高灵敏度，量子效率不低于70%；
4、对于微弱信号可实现不短于99秒的连续曝光；
5、能够实现近红外二区与彩色可见光的实时同步成像，且精确融合图像能够实时展示。
6、近红外二区成像具备过曝光预警功能。成像窗宽窗位可手动自由调节。且具备灰度图像自动增强功能。
7、可见光成像部分具备自动增益，自动曝光，自动白平衡功能，能够自动进行伽马矫正。融合算法先进，用户可以根据需求确定近红外与可见光融合的有效阈值。
8、红外图像、可见光图像和二者融合图像可以同时显示。拍照和录像数据可一键采集，且拍照和录像保存后可再次进行后续数据分析并不失融合。
9、成像参数与激光激发参数能够自动保存。
激光部分：
1、荧光激发光源采用两种波长激光光源（808nm, 980 nm），功率可调且总功率≥20瓦；
2、每种荧光激发光源各采用两根液芯匀光光纤，分布两侧，保证无死角照射。
3、每根光纤末端配备准直器，可调整荧光激发光的均匀照射。
4、可通过系统软件实现激光控制。
5、激光参数自动保存在成像参数中。
暗室及控制系统：
1、标配软件具备成像参数设置功能，如曝光时间、增益、相机工作温度、内外触发等，具备红外成像窗宽/窗位手动和自动调节功能；
2、可通过软件去除背景，实现成像的平场校正等功能；
3、能够实现100μs寿命材料的荧光寿命成像；
4、可同时装载至少5个发射光滤片，标配滤片数量不少于4个；
5、具备荧光寿命成像专用软件模块，可通过软件调节激发光照明时间、相机曝光时间和激发光与相机曝光间隔时间，具有延时成像能力；
6、寿命图像与材料单光子寿命分析结果误差在10μs以内；
7、具备5通道以上小动物气体麻醉功能；
8、能够实现小鼠全身成像和局部成像，视野范围可调，最大视野范围不小于10cm x 8cm；
9、动物载物台可电控升降，行程不小于50cm；
10、动物载物台具有加温保暖功能；
应用：
适合从事生物学、医学、天文学等科研工作者，特别适用于生物医学荧光成像、材料学荧光成像、荧光偏振成像、荧光寿命成像、天文成像和激光光斑分析等多种科研领域及军事、高端安防等应用领域。
