分享一篇2022年发表在Nat. Commun.上的文章，题目是“Phosphorylcholine-conjugated gold-molecular clusters improve signal for Lymph Node NIR-II fluorescence imaging in preclinical cancer models”。文章的通讯作者为美国斯坦福大学戴宏杰教授。前哨淋巴结（SLN）是癌症首先转移的主要肿瘤引流节点。肿瘤细胞从肿瘤周围淋巴管播散到SLN，然后播散到远处淋巴结，以启动恶性肿瘤细胞的淋巴扩散。SLN 活检 （SLNB） 是一种标准的癌症分期方式，包括肿瘤周围施用放射性同位素、染料示踪剂或两者的组合进行 SLN 鉴定。迄今为止，在SLNB中引入淋巴闪烁显像被认为是临床肿瘤学中评估和分期乳腺癌，黑色素瘤，头颈癌转移的“金标准”。SLN检出率很高，SLN 通常在 10-60 分钟（有时几个小时）内可视化，但是，一些风险因素确实会导致 2-28% 的错误检测率。自2009年以来在NIR-II窗口（1000-3000nm）中对生物系统进行体内单光子荧光成像，可以在单细胞和单个脉管系统水平上对生物结构（包括淋巴结）和过程进行无创、实时和高分辨率成像。金分子簇由于其分子样结构而引起了极大的兴趣和生成的属性、高稳定性重要的是，安全性和生物相容性。几个金簇显示出光致发光，超出了光谱的紫外-可见区域直至近红外。水溶性Au25(GSH)18在> 1000 nm范围内发射的（GSH：谷胱甘肽）簇用于颅骨脑成像和脂多糖（LPS）诱导的脑损伤和脑中风体内脑血管的检测。但迄今为止，使用NIR-II发射Au分子簇的淋巴结成像几乎没有做任何工作。在这里，本文研究了用于淋巴结成像的具有“隐形”涂层的NIR-II荧光金分子簇。在水溶液中合成Au-GSH分子簇，然后通过将GSH共价偶联为4-氨基苯基磷酸胆碱（简称p-APPC或PC）配体来修饰Au-GSH。磷酸胆碱及其衍生物在体外和体内具有高度的生物相容性。众所周知，在固体表面上赋予非特异性蛋白质相互作用的高抵抗力，例如氧化石墨烯薄膜和平面金表面。发现由此产生的Au-PC簇在体内表现为“超级隐形”探针，而不会与ICG等血清蛋白结合或像亲本Au-GSH簇那样具有非特异性骨积累，允许在肿瘤内或皮下注射后几分钟内对小鼠淋巴结进行成像。Au-PC簇在注射部位几乎没有保留，这与许多纳米材料不同，并且在24小时内达到接近100%的肾脏排泄。我们相信Au-PC分子簇可能是NIR-II荧光淋巴结成像的有前途的探针，供人类在临床上使用。
根据先前报道的方法在水相中合成了Au-GSH簇（图1a），然后在MES pH 7.0缓冲液中通过EDC/NHS化学将团簇共价连接到4-氨基苯基磷酸胆碱（PC）配体上，然后纯化以得到Au-GSH-PC偶联物（以下简称Au-PC，图1b）。样品的紫外-可见吸收在Au-SR簇典型的较长波长下呈下降趋势（SR：硫醇配体）（图 1c）。从冷冻电子显微镜获得的Au-GSH团簇（图1d）和Au-PC偶联物的TEM图像显示出具有窄尺寸分布的球形颗粒，平均尺寸为1.64 ± 0.24 nm（图1e）。合成的金簇是分子性质的（超小尺寸<3 nm），没有等离子体特征，表征为Au25 -GSH（图 1f， g），但具有一定程度的不均匀性。图2：静脉注射金PC、金GSH和ICG的体内荧光成像。在体内，溶解在PBS中的Au-GSH和Au-PC簇首先通过尾静脉注射静脉（IV）给予小鼠（每组5-7周龄雌性Balb / c，n = 3），在>1100nm NIR-II窗口中成像并与临床批准的ICG染料并排比较。小鼠的膀胱NIR-II信号在注射后~3分钟（p.i）（图2a，b腹侧视图）迅速亮起，这是肾脏引流快速肾脏清除的结果。ICG显示出延伸到>1000 nm NIR-II窗口的荧光尾巴.对于静脉注射ICG，在肝脏和肠道中观察到强烈的NIR-II信号，与ICG-血清蛋白结合复合物形式的胆道排泄途径一致（图 2c）。ICP-MS分析显示~64%的静脉注射的Au-GSH在1小时内随尿液排泄，并在一天内达到~73%的排泄，约1%的金留在肝脏中，0.35%留在肾脏中（图2e），81%的Au-PC在1小时内在尿液中排泄，并在24小时内进一步增加到~93%（图2d），来自未经治疗的小鼠和注射有Au-PC偶联物的小鼠的苏木精和伊红（H&E）染色的主要器官的组织学切片显示没有差异（图2f），表明静脉注射Au-PC探针在体内的安全性很高。
图3：肿瘤内注射Au-PC，Au-GSH和ICG的体内荧光成像。
对于淋巴结成像，对携带同系4T1鼠乳腺肿瘤的小鼠（每组5-7周龄雌性Balb/c，n = 3）进行了肿瘤内/肿瘤周围给药（i.t.），并在后肢接种CT26结肠肿瘤。施用几种剂量的Au-PC探针，包括4x，1x和1/3x（图3a).引流腹股沟淋巴结（iLN）在~1 min p.i.内开始显示Au-PC的NIR-II发射，并在~3 min p.i.内达到高亮度（图3a）。
图4：肿瘤内注射Au-PC和Au-GSH后的排泄曲线和生物分布。
与静脉注射病例类似，肿瘤内注射的Au-PC和Au-GSH探针通过肾脏途径从体内排出（图4），而ICG通过肝脏排泄系统消除。在24小时内，排泄物的ICP-MS分析显示，约92%的注射金-PC样品通过尿液排泄（图4a，b），而Au-GSH仅观察到38%的尿液排泄（图4c，d）。 图5：皮下注射Au-PC，Au-GSH和ICG的体内荧光成像。接下来，研究了在小鼠尾部皮下（皮下）注射三个探针后的LN引流（图5）（每组5-7周龄雌性Balb / c，n = 3）。在3分钟内，Au-PC簇迁移到连接注射部位和引流iLN的淋巴管（图5a）。iLN中的强信号在1小时内出现，并在2小时/时间下降~40%（图5d）。在24小时内，Au-PC信号从体内消失，在注射部位几乎没有保留。在皮下注射的金-GSH簇的情况下，iLN中的信号在30分钟达到峰值，2小时p.i.降低~50%，并且在24小时时大部分从注射部位消失，但在中央骨骼框架中观察到显着信号（图5b，e）。在24小时内，ICP-MS分析显示~92%的注射金-PC样品通过尿液排泄，而使用Au-GSH观察到~71%的尿液排泄。相反，在给予ICG时（图5c），iLN中的荧光信号出现3分钟p.i.，但与注射后同时的Au-PC探针相比，其强度要低得多（图5f）。
最后，进行了1x剂量的Au-PC（图6a）和ICG（图6b）（每组5-7周龄女性Balb / c，n = 3）的肿瘤内注射，并通过检测探针的NIR-II发射（在相同的808nm激发下）在各自峰值强度时间点的排水iLN中增加波长来比较LN成像。分析了在> 900 nm、> 1100 nm、> 1200 nm 和 > 1300 nm 发射窗口下基于 Au-PC 和 ICG 的 LN 成像的全全宽 （FWHM）（图 6C）。随着发射波长的增加，横截面轮廓的展宽明显减小，淋巴结的测量半峰全宽（FWHM）从3.8、3.5、3.2减小到2.8 mm（图6c），表明在较长的发射下成像分辨率提高。LN/B比也增加了，并为Au-PC提供了更高的LN/B比，特别是在>1300nm成像范围内（图6d）。在> 1300 nm发射下测得的Au-PC的LN/B比达到~22（图6d），可以清晰地识别/成像初级层节点。综上所述，我们研究了具有NIR-II荧光的分子金纳米簇在同系4T1小鼠乳房和CT26肿瘤小鼠模型中用于SLN检测和定位。在水溶液中进行一锅合成可获得L-谷胱甘肽包被的Au簇，并用磷酸胆碱配体（Au-PC）进一步官能化，从而产生高度生物相容的“隐形”NIR-II探针。Au-PC和ICG均表现出1000-1400范围内的NIR-II荧光，具有低发射尾>1300 nm。>1300 nm范围内的成像在穿透深度、信号/背景和图像清晰度方面是最佳的，但需要更长的曝光时间（~400 ms）。在 >1300 nm 发射下测得的 Au-PC 的 LN/背景信号比值高达 ~22，可以清楚地识别漏极 LN。我们发现，尽管ICG也表现出有用的发射>1300nm，但并不总是观察到像Au-PC那样高的LN/背景信号，这是由肿瘤注射部位附近的扩散信号引起的（图6b）。在成像引导的手术工作中发现，像ICG这样的小花青染料表现出非特异性扩散和结合生物分子的趋势，产生整体信号背景。这与ICG i.t.注射情况下的高背景信号相印证（图3c和6b）。Au簇（Au-PC和Au-GSH）没有这种扩散和非特异性结合行为，允许对dLN进行更清晰，更有针对性的成像。这一重要特性将金分子簇与菁染料区分开来，并被报道为减缓正常血管簇外渗并增强其对癌组织的靶向的方法。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33341-6
目前评论：