För närvarande, tumörer i centrala nervsystemet är bland de mest utmanande cancerformerna att diagnostisera. Till skillnad från konventionella hjärnavbildningstekniker, nära-infraröd fluorescensavbildning (NIR) visar särskilda fördelar inklusive att vara ofarlig, ger snabb feedback, och har högre känslighet.

En forskargrupp ledd av prof. ZHENG Hairong från Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) vid den kinesiska vetenskapsakademin, i samarbete med Prof. LIU Bin från University of Singapore, rapporterade den första NIR-II fluorescerande molekylen med egenskaper för aggregering inducerad emission (AIE) för dubbel fluorescens och fotoakustisk avbildning. Deras resultat publicerades i Avancerade material .

Fluorescensavbildning i det andra NIR-fönstret (NIR-II), jämfört med det första NIR-fönstret (NIR-I), uppvisar framträdande fördelar med djupare penetration och högre spatiotemporal upplösning, på grund av ytterligare minskad fotonspridning, absorption, och vävnadsautofluorescens i biologiska vävnader. Forskare har designat en ny donator-acceptor (D-A)-anpassad NIR-II-emitterande AIE-molekyl, och formulerade prickar visade ett högt NIR-II-fluorescenskvantutbyte på upp till 6,2 procent, på grund av den inneboende aggregationsinducerade emissionskaraktären hos den designade molekylen.

AIE-prickarna har framgångsrikt använts för dubbel NIR-II-fluorescens och NIR-I fotoakustisk avbildning för exakt icke-invasiv hjärntumördiagnos. Baserat på samma prickar, experimenten visade att NIR-II fluorescensavbildning visade en hög upplösning.

Under tiden, NIR-I PA-avbildning uppvisade i sig högre penetrationsdjup än det för NIR-II-fluorescensavbildning, vilket möjliggjorde tydlig avgränsning av tumördjupet i hjärnan.

Den synergetiska bimodala avbildningen med inriktning på c-RGD-dekorerade ljusa AIE-nanopartiklar visade exakt hjärntumördiagnos med god specificitet och hög känslighet, vilket gav ett högt S/B på 4,4 och noggrant bedömde djupet av tumörlokalisering inuti hjärnvävnad.

Studien visar löftet om NIR-II AIE-molekyler och deras prickar i dubbel NIR-II-fluorescens och NIR-I fotoakustisk avbildning för exakt hjärncancerdiagnostik.