南京大学蒋锡群-甄叙团队系统评述:半导体共轭聚合物光学探针的设计及在自发光成像和光声成像中的应用



分子成像技术能够为疾病的早期诊断和治疗提供重要的信息。分子成像技术可以通过外源性成像探针或内源性信号在细胞和分子水平对生物体内生理病理学变化过程进行可视化、可量化的表征。相比于传统的分子成像技术,光学成像技术是一种非侵入性的、高时空分辨率、高灵敏度的非电离辐射成像技术。为了增强光学成像的信噪比和穿透深度,自发光成像(self-luminescence imaging)和光声成像(photoacoustic imaging, PAI)最近引起越来越多的关注。
自发光成像不需要实时光激发,避免了实时光激发所造成的组织自发荧光,可以提高光学成像的灵敏度和信噪比;光声成像是一种结合了光学激发和超声传播检测的新型成像技术,其利用脉冲激光激发吸收体,吸收体将吸收的光能转化成热量引起局部温度升高,导致热膨胀继而转化成超声波,通过超声传感器接收产生的超声波信号,并将信号处理图像重建形成光声图像。声信号在组织中的散射远低于光在组织中的散射,因此光声成像突破了光学成像的穿透深度限制,可以实现更深组织的成像。
由半导体共轭聚合物(semiconducting polymer, SP)组成的半导体共轭聚合物纳米材料(semiconducting polymer nanoparticles, SPNs)是一类新兴的有机光学探针。电子离域的π共轭体系是SPs 的结构特征,SPNs 的光学性质大多由SPs 的化学结构决定,因此可以通过对SPs的结构进行合理设计来调节其光学性能。迄今为止,SPNs已经被用于开发一系列的光学应用上,例如荧光成像、化学发光成像、长余辉成像、光声成像、光动力治疗和光热治疗。
本专论总结了半导体共轭聚合物纳米材料的设计及在自发光成像和光声成像中的生物应用。首先介绍了SPNs在自发光成像包括化学发光成像和长余辉成像上的设计原则及应用;接着讨论了光声成像中放大SPNs的光声信号的策略以及基于SPs的响应型光声探针的设计及应用;最后,对SPNs在生物医学领域应用的发展、挑战和前景进行了总结和展望。
上述工作以专论形式在《高分子学报》2021年第7期印刷出版,南京大学化学化工学院硕士研究生王鑫为第一作者,蒋锡群教授甄叙教授为通讯作者。


原文链接:

https://dx.doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2021.21019


来源:高分子学报


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