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近红外量子点用于败血症小鼠脑血栓在体成像

近红外成像可用于小鼠在体深层组织成像,包括淋巴结、肿瘤以及脑血管等。第二近红外窗口(1000-1400nm)荧光材料与第一近红外窗口(750-1000nm)材料比较,血液与组织的吸收及散射小,对活体组织具有更深的穿透能力,成像时呈现更高的信噪比。虽然单壁碳纳米管、稀土材料、硫化银量子点等均在第二近红外窗口发射荧光,但是量子产率低。日本理化研究所Takashi Jin课题组,制备了硫化铅量子点,量子产率明显提高,可于785nm激发获得1100nm发射光,其荧光强度比硫化银量子点强十倍;透射电镜显示直径小于10nm,在水溶液中非常稳定。

Yukio Imamura等将硫化铅量子点(QD1100)经尾静脉注射入小鼠体内,发现小鼠脑部近红外荧光信号明显,清晰显示脑部血管结构(图1)。对分离的脑组织进行Z轴分层扫描,确定QD1100对脑血管成像的最大深度是1.6mm。接下来,研究者以LPS腹腔注射诱发脑部血管的血栓形成,18h后尾静脉注射肝素(血凝抑制剂),最后于成像前10min尾静脉注射QD1100。近红外成像使小鼠脑部病理状态清晰显示:LPS刺激脑血管斑块增加,加入肝素使斑块数量减少60%(图2)。该项研究首次明确硫化铅量子点可作为近红外探针,有效评价脑组织的病理状态,对于败血症脑病进行无损伤诊断具有重要意义。




图1 硫化铅近红外量子点(QD1100)显示脑组织血管结构。

(a) QD1100尾静脉注射入麻醉小鼠体内;

(b) 脑组织在体成像:明场成像(左),未注射QD1100的近红外成像(中),注射QD1100的近红外成像(右);

(c) 脑血管近红外成像:上图为去除头皮的成像,下图为分离后成像。




图2 近红外量子点成像显示LPS诱发的败血症小鼠脑血栓形成。 

(a) 分离脑组织血管的近红外成像,下排图片为上排图片蓝色框部位的放大;

(b) 各组小鼠脑血栓斑块的数目。



文献来源:

Imamura Y, Yamada S, Tsuboi S, Nakane Y, Tsukasaki Y, Komatsuzaki A, Jin T. Near-Infrared Emitting PbS Quantum Dots for in Vivo Fluorescence Imaging of the Thrombotic State in Septic Mouse Brain. Molecules. 2016;21(8).


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