南京大學(xué)蔣錫群-甄敘團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)評(píng)述：半導(dǎo)體共軛聚合物光學(xué)探針的設(shè)計(jì)及在自發(fā)光成像和光聲成像中的應(yīng)用

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2021年6月11日 09:57

分子成像技術(shù)能夠?yàn)榧膊〉脑缙谠\斷和治療提供重要的信息。分子成像技術(shù)可以通過(guò)外源性成像探針或內(nèi)源性信號(hào)在細(xì)胞和分子水平對(duì)生物體內(nèi)生理病理學(xué)變化過(guò)程進(jìn)行可視化、可量化的表征。相比于傳統(tǒng)的分子成像技術(shù)，光學(xué)成像技術(shù)是一種非侵入性的、高時(shí)空分辨率、高靈敏度的非電離輻射成像技術(shù)。為了增強(qiáng)光學(xué)成像的信噪比和穿透深度，自發(fā)光成像(self-luminescence imaging)和光聲成像(photoacoustic imaging, PAI)最近引起越來(lái)越多的關(guān)注。

自發(fā)光成像不需要實(shí)時(shí)光激發(fā)，避免了實(shí)時(shí)光激發(fā)所造成的組織自發(fā)熒光，可以提高光學(xué)成像的靈敏度和信噪比；光聲成像是一種結(jié)合了光學(xué)激發(fā)和超聲傳播檢測(cè)的新型成像技術(shù)，其利用脈沖激光激發(fā)吸收體，吸收體將吸收的光能轉(zhuǎn)化成熱量引起局部溫度升高，導(dǎo)致熱膨脹繼而轉(zhuǎn)化成超聲波，通過(guò)超聲傳感器接收產(chǎn)生的超聲波信號(hào)，并將信號(hào)處理圖像重建形成光聲圖像。聲信號(hào)在組織中的散射遠(yuǎn)低于光在組織中的散射，因此光聲成像突破了光學(xué)成像的穿透深度限制，可以實(shí)現(xiàn)更深組織的成像。

由半導(dǎo)體共軛聚合物(semiconducting polymer, SP)組成的半導(dǎo)體共軛聚合物納米材料(semiconducting polymer nanoparticles, SPNs)是一類(lèi)新興的有機(jī)光學(xué)探針。電子離域的π共軛體系是SPs 的結(jié)構(gòu)特征，SPNs 的光學(xué)性質(zhì)大多由SPs 的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定，因此可以通過(guò)對(duì)SPs的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)其光學(xué)性能。迄今為止，SPNs已經(jīng)被用于開(kāi)發(fā)一系列的光學(xué)應(yīng)用上，例如熒光成像、化學(xué)發(fā)光成像、長(zhǎng)余輝成像、光聲成像、光動(dòng)力治療和光熱治療。

南京大學(xué)蔣錫群-甄敘團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)評(píng)述：半導(dǎo)體共軛聚合物光學(xué)探針的設(shè)計(jì)及在自發(fā)光成像和光聲成像中的應(yīng)用的圖1

本專(zhuān)論總結(jié)了半導(dǎo)體共軛聚合物納米材料的設(shè)計(jì)及在自發(fā)光成像和光聲成像中的生物應(yīng)用。首先介紹了SPNs在自發(fā)光成像包括化學(xué)發(fā)光成像和長(zhǎng)余輝成像上的設(shè)計(jì)原則及應(yīng)用；接著討論了光聲成像中放大SPNs的光聲信號(hào)的策略以及基于SPs的響應(yīng)型光聲探針的設(shè)計(jì)及應(yīng)用；最后，對(duì)SPNs在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展、挑戰(zhàn)和前景進(jìn)行了總結(jié)和展望。

上述工作以專(zhuān)論形式在《高分子學(xué)報(bào)》2021年第7期印刷出版，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院碩士研究生王鑫為第一作者，蔣錫群教授和甄敘教授為通訊作者。

原文鏈接：

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

來(lái)源：高分子學(xué)報(bào)

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南京大學(xué)蔣錫群-甄敘團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)評(píng)述：半導(dǎo)體共軛聚合物光學(xué)探針的設(shè)計(jì)及在自發(fā)光成像和光聲成像中的應(yīng)用的圖4

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