近日，浙江大学申有青教授团队周珠贤副教授和青岛大学丛海林教授合作在ACS Nano杂志上发表了题为Tuning the Brightness and Photostability of Organic Dots for Multivalent Targeted Cancer Imaging and Surgery的研究论文。文中报道了一种开发单分子树枝状荧光纳米点的合成策略，这种荧光纳米点具有良好可调的光学特性，在体内荧光成像及手术导航领域的具有潜在的应用价值。该论文周珠贤副教授为通讯作者，丛海林教授和王楷淇博士生为文章共同第一作者。该工作得到国家自然科学基金（No. 21875211, 51603180, 21675091和21874078），国家重点研发计划项目（2016YFA0200301）、中央高校基本科研业务费专项资金（2019FZA4020）、山东省泰山青年学者计划项目（tsqn20161027）、山东省科学与技术创新计划（2018CXGC1407）、山东省重点研发计划（2016GGX102028, 2016GGX102039, 2017GGX20111）和山东省创新领导者计划（No. 168325zhc）的资助。
导读
荧光分子探针光学成像技术能够在细胞及分子水平上揭示疾病的内在状态，对于癌症的早期检测、诊断及图像引导手术具有可观的应用前景。目前，商业用荧光团大多数为小分子化合物，例如花菁染料，其发展及应用受到光漂白、低荧光量子产率、体内非特异性靶向、不良药物动力学等缺点的限制。
针对这一问题，作者以有机小分子荧光团苝酰亚胺为核心，以生物可降解的赖氨酸为重复单元，制备得到一系列结构精准的荧光树枝状纳米点（PDI-PLL-G1~G8）。作者发现可通过调节树枝状纳米点的尺寸大小来调节其荧光特性，高代数树枝状纳米点可将疏水性染料完全埋藏在树枝状大分子内部，避免分子间聚集诱导的荧光淬灭。相比小分子有机荧光团，高代数的树枝状纳米点具有更高的荧光亮度，其荧光量子产率可提高20倍，并具有优良的稳定性和抗光漂白能力。随后，作者以PDI-PLL-G5为例，在分子表面引入生物素（Biotin）作为肿瘤靶向配体，验证了树枝状荧光纳米点的多价靶向肿瘤成像能力。结果显示活体肿瘤与正常组织原位信号比（TNR）约为3，持续时间超过5天，体外TNR约为17，肿瘤和健康组织分界清晰，可为小鼠转移瘤模型的图像引导手术提供准确判断。
本文研究要点
1、作者以苝酰亚胺染料为核，安全无毒的赖氨酸为分支单元，合成了一系列具有结构精准，单分散性良好且纯度较高的树枝状大分子。
2、PDI-PLL树状大分子的光学性质具有尺寸依赖性，其荧光量子产率随着尺寸增加而增大，提高约30倍，光学寿命以及水溶液光稳定性也呈现出随着尺寸增加而升高的趋势。相较于有机小分子荧光染料Cy5，PDI-PLL树枝状大分子在细胞水平及活体水平上更具备长期荧光成像追踪的能力。
3、表面修饰影响着树枝状荧光探针的靶向能力、血液清除动力学和生物分布。相较于未经修饰的G5-Ac，LC-Biotin配体的引入并未增加PDI-PLL-G5对受体阳性细胞系的摄取和靶向肿瘤能力，反而加快肾脏清除率。多价PEG-Biotin的引入，可提高PDI-PLL-G5对受体阳性细胞系的摄取及靶向肿瘤能力，且多价配体与受体的结合效果要优于单价，随着配体数目增多，细胞摄取量明显提高，血液循环时间更长，肿瘤特异性靶向能力更强。
4、多价靶向树枝状探针可特异性靶向肿瘤，在肿瘤组织内荧光稳定且持久，并可准确的实现肿瘤边界的界定，在荧光图像手术导航中表现出优异的潜力。
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