2026年08月21日发布 | 427阅读

【风向标|技术】GBM术中荧光导航与术后光消融一体化诊疗平台——中国团队在新型NIR-II探针研发领域取得突破性进展

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胶质母细胞瘤(GBM)术中边界难以实时辨识,术后残留病灶是导致复发的重要因素。现有的荧光导航(如5-ALA)穿透浅、背景干扰大,对深部和浸润边界显影不理想。近红外II区(NIR-II)荧光成像理论上可实现更深、更灵敏的术中显影,但探针的斯托克斯位移小、聚集态猝灭及合成复杂等问题制约了临床转化(斯托克斯位移指荧光探针激发光波长与发光波长的差值,差值越大,术中激发杂光对肿瘤显影的干扰越小)。


在此背景下,来自香港中文大学(深圳)、河南大学、深圳大学等高校的研究人员团队于2026年3月在《Science Advances》(IF:13.9/Q1)上报道了一种新型NIR-II探针的临床前研究成果(doi:10.1126/sciadv.aeb5389)。该探针凭借突破性超大斯托克斯位移的二维NIR-II聚集诱导发光特性,首次搭建术中荧光导航与术后光消融一体化诊疗平台,为抑制GBM术后复发提供了全新解决路径。研究通讯作者为香港中文大学(深圳)唐本忠院士、河南大学师冰洋教授、河南大学王杰菲副教授以及深圳大学韩婷助理教授。



具体而言,研究人员先通过无催化剂[2+2]环加成-逆电环化点击反应一步合成TNQ2分子,随后在Pluronic P123介导下自组装得到无靶向修饰的TNQ2二维纳米片,再对该纳米片表面通过Ang-SH偶联修饰Ang-2多肽,最终制得具备血脑屏障穿透与胶质瘤靶向能力的Ang-TNQ2纳米诊疗片


体内术后光疗实验分为4组:PBS空白对照组、单纯手术组、手术+Ang-TNQ2纳米片无光照组、手术+Ang-TNQ2纳米片+光照组;生存实验每组5只,细胞、离体组织成像实验每组3只。主要终点为术中肿瘤边界显影效果、术后肿瘤复发率及动物生存期。



在光物理性质层面,TNQ2稀溶液中吸收峰545nm、发射峰990nm,分子态下斯托克斯位移达445nm,实现了可见光至NIR-II区间突破性的超大斯托克斯位移。此外,激发态下分子发生显著构象扭转(如TNQ2中二面角从-61.45°变为83.10°),同时存在强扭曲分子内电荷转移(TICT)效应,电荷分离特征明显。在含水90%的THF/水混合溶剂聚集态下,荧光增强23.7倍,克服了传统探针的聚集淬灭缺陷


TNQ2分子组装为二维纳米片后,吸收峰红移至725nm,发射峰仍维持在约1000nm,保留了较大的斯托克斯位移优势,且纳米片荧光量子产率较单体提升15倍。分子动力学模拟显示,P123通过疏水作用诱导TNQ2有序J堆叠,同时限制分子内转动(RIM效应),两者协同增强荧光。


此外,无靶向的TNQ2二维纳米片拥有多重光学功能,808nm光源激发搭配1000nm长通滤片,可实现不同深度组织的稳定NIR-II荧光成像。在体外水溶液体系中,400μg/mL的TNQ2纳米片经功率1W/cm² 808nm激光照射后,体系温度升高30.2℃;活体治疗采用0.5W/cm²低功率激光,荷瘤小鼠颅内病灶局部温度可升至43.2℃。电子自旋共振证实,纳米片+光照可同时产生单¹O₂、·OH、O₂·⁻三类活性氧,兼具光热、光动力协同抗肿瘤能力。而且,整套操作仅需一套808nm激光设备即可完成,既能在术中采集高分辨肿瘤荧光影像用于边界识别,也可在术后借助同一光源激活光热-光动力协同效应清除残余病灶


TNQ型发光体的一步合成路线及光物理性质


随后,研究人员进一步在原位胶质瘤裸鼠模型中,开展活体NIR-II荧光成像验证,分别静脉注射未修饰TNQ2纳米片与靶向Ang-TNQ2纳米片后,持续追踪颅内荧光信号随时间的变化。结果显示,Ang-TNQ2组在注射后8小时,脑部肿瘤区域荧光强度达到峰值;半定量荧光统计结果表明,相较于无靶向的TNQ2纳米片,Ang-TNQ2纳米片可实现显著的肿瘤特异性富集


为完整验证其体内靶向与跨血脑屏障能力,研究人员继续解剖小鼠,取完整脑组织及心、肝、脾、肺、肾主要离体器官进行荧光成像。结果显示,探针主要富集于肝、脾等网状内皮系统,而在脑部仅胶质瘤病灶区域呈现特异性蓄积,正常脑组织摄取极低,表明Ang-2修饰赋予了高效的肿瘤靶向穿透能力


TNQ2纳米片的多模态光能利用


在此基础上,研究人员在1250nm长通发射通道下,利用Ang-TNQ2纳米片在荧光成像导航手术中清晰区分了小鼠的肿瘤与正常脑组织边界。实时导航下切除后,手术切缘干净、无肿瘤残留,而无导航对照组可见明确残留灶。


术后,小鼠接受Ang-TNQ2纳米片联合808nm(0.5 W/cm²,5分钟)照射(首次治疗后每2天一次,再重复5次),脑部温度达43.2℃,且活性氧水平显著升高。生物发光追踪显示,手术+纳米片+光照组肿瘤信号被显著抑制,而单纯手术组、手术+Ang-TNQ2纳米片无光照组均出现复发。


各组生存期分别为:PBS对照组29天、单纯手术组34天、手术+Ang-TNQ2纳米片无光照组36天、手术+Ang-TNQ2纳米片+光照组51天;联合治疗组的中位生存期较单纯手术组显著延长,主要器官组织学检查未见明显病理损伤,初步验证了安全性


NIR荧光成像引导导航


Ang-TNQ2纳米片在术后小鼠模型中的体内光疗


总体而言,该研究建立的分子合成与纳米组装一体化策略,凭借其简便高效的点击化学路线、灵活可控的自组装调控以及光物理性能的协同优化,为开发脑部疾病NIR光诊疗平台带来了新思路。研究人员在文中总结表示:“我们这种具有超大斯托克斯位移的二维NIR-II纳米平台,其卓越的灵活性、简便性和高效治疗性能,有望改变当前NIR-II诊疗工具开发的范式,并为其临床应用开辟新前景。”








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