新型荧光染料可以照亮大脑，有望治疗癌症

莱斯大学的韩晓、斯坦福大学的程震及其合作者开发了一种用于非侵入性大脑成像的新工具，可以帮助阐明难以进入的结构和过程。他们的小分子染料，或称为荧光团，是同类中第一个可以穿过血脑屏障的染料。更重要的是，它使研究人员能够在小鼠中区分健康的脑组织和胶质母细胞瘤肿瘤。

肖说:“例如，这可能对成像引导手术非常有用。”“使用这种染料，医生可以确定正常之间的边界在哪里大脑组织与肿瘤组织。”

这项研究被刊登在12月28日的《美国医学杂志》封面上美国化学学会杂志．

如果你去过水族馆或夜总会，你可能已经注意到一些物体或表面在黑光灯下发出的彩色光芒。这种发光的效果被称为荧光，可以用来显示那些不被注意到的可见的东西。

“荧光成像已经被应用于我们身体不同部位的癌症成像，”肖说。荧光探针的优点包括高分辨率和适应探针读取不同物质或活动的能力。

组织或器官越深，识别荧光小分子存在所需的波长就越长。因此，波长为1000到1700纳米的第二近红外(NIR-II)通道对于深层组织成像尤其重要。作为参考，可见光的波长范围为380到700纳米。

肖说:“我们的工具对深度成像非常有价值，因为它在NIR-II区域发挥作用。”“与NIR-II波长相反，荧光效应在可见光谱或者600到900纳米(NIR-I)的近红外波长只能让你摸到皮肤深处。”

脑成像提出了一个特别的挑战，不仅因为组织的深度和可及性，而且因为血脑屏障它是一层细胞，可以作为选择性过滤器，限制物质从循环系统进入中枢神经系统。

“人们总是想知道大脑中到底发生了什么，但很难设计出一种可以穿透血脑屏障的分子。美国食品和药物管理局(FDA)批准的98%的小分子药物都不能。”

“一般来说，NIR-II染料分子之所以大是因为它是一种具有许多双键的共轭结构，”他继续说。“这是一个真正的问题，也是我们到目前为止还无法在大脑成像中使用荧光的原因。我们试图通过开发这种新型染料支架来解决这个问题，这种支架非常小，但发射时间很长波长．"

与其他两种无法穿过血脑屏障的已知NIR-II染料支架不同，Xiao开发的这种更紧凑，这使得它成为针对大脑的探针或药物的绝佳候选。“在未来，我们可以修改这个支架，并用它来寻找大脑中许多不同的代谢物，”肖说。

除了大脑，肖发明的染料比吲哚菁绿具有更强的持久效力，吲哚菁绿是唯一被FDA批准用作造影剂的近红外小分子染料。更长的寿命意味着研究人员有更多的时间在荧光消失之前记录下荧光痕迹。

肖说:“当暴露在光线下时，吲哚菁绿染料的痕迹会在几秒钟内变质，而我们的染料可以在10分钟以上保持稳定。”