新型荧光染料可用于生物医学成像应用

科学家可以通过非侵入性光学方法(如荧光成像)监测活组织中的生物分子过程。然而，用于此目的的荧光染料通常相当不稳定，光漂白、缺乏特异性和药代动力学差是常见的问题。美国科学家开发了一种分子屏蔽，可以稳定近红外荧光染料并增强其功能。它们的合成和表征报道在Angewandte Chemie杂志上。

荧光生物成像通常使用近红外光，因为这种辐射可以有效穿透人体组织。为此目的设计的荧光染料通常具有平坦且对称的分子结构，这有利于吸收近红外光，但染料必须是水溶性的，并且具有与目标生物分子结合的官能团，例如抗体或肿瘤结合肽。

目前，这些荧光染料中的一种，七甲氨基花青或Cy7，正在外科应用中进行研究。

然而，Cy7分子有其缺点。它们的光吸收发色团容易受到氧自由基的影响，从而导致漂白。此外，扁平的刚性分子可能聚集并与其他生物分子非特异性相互作用，从而减缓它们从体内的清除。

为了解决这些问题，圣母大学的布拉德利d史密斯和他的团队改进了染料的化学结构。为了保护七甲基胺发色团免受氧的攻击，他们引入了一个巨大而智能的保护罩。

他们在发色团中央部分的顶部附着了一个巨大的芳香基团，并为顶部基团提供了从发色团两侧延伸的长屏蔽臂，就像一只鸟用翅膀覆盖它的巢一样。

获得的染料被科学家称为“空间屏蔽七甲氨基菁染料”或s775z。它是水溶性的，并提供稳定的荧光。作者报告说，屏蔽结构防止聚集和光漂白。

作者写道，这种染料具有优异的抗化学降解稳定性，可以“无限期”储存在普通冰箱中。

他们还研究了活体小鼠的成像，发现与所有其他研究的染料相比，s775z不会在血液清除器官中积累，而是会很快被洗出体外。此外，靶向癌症的s775z版本在大量肿瘤中积累，这可以通过活小鼠的荧光成像来可视化。

作者认为新的s775z染料可用于许多生物医学成像应用。他们指出，从平面分子到三维屏蔽结构的转变是使这类近红外荧光染料更加稳定高效的关键。

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