中科院福建物构所洪茂椿院士、张云研究员团队AS：近红外长余辉用于超灵敏成像指导的肿瘤术中切除

DOI: 10.1002/advs.202207486

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  目前主要的术前肿瘤造影技术有CT、MRI、PET，然而这些手段都缺乏实时性，无法在术中提供影像参考。肿瘤的手术切除主要还是依靠临床医生的经验判断，这经常导致了肿瘤残留。荧光成像由于其具有实时性，高灵敏度，高分辨率等优点，已经成为了指导肿瘤术中切除的研究热点。然而，对于术中残留的微小肿瘤组织，仍需要更高的灵敏度来识别。

长余辉材料由于其无需持续激发的特点，成像时没有生物组织产生的背景荧光干扰，因此灵敏度很高。基于此特点，中科院物构所洪茂椿院士、张云研究员团队通过介孔二氧化硅模板法合成了稀土近红外长余辉颗粒（Zn_1.3Ga_1.4Sn_0.3O₄:Cr_0.005, Y_0.003，mZGS）并在其外层包覆二氧化锰壳层，设计了超灵敏的纳米探针mZGS@Mn。在正常组织中，长余辉颗粒发光被表面二氧化锰猝灭，而在肿瘤微环境中二氧化锰快速降解，恢复余辉发光，从而进一步提高灵敏度。以此超灵敏探针指导肿瘤术中切除，实现了肿瘤术中切除过程中残留病灶的精确高效识别（图1）。

图1. 超灵敏探针合成并用于长余辉成像指导肿瘤切除术示意图。

  团队构筑了多种肿瘤模型来验证此探针的性能。在4T1原位瘤模型中，术中的肿瘤/正常组织（T/NT）信号比高达58.8，对于<2mm的残留肿瘤信噪比仍保持12.4，并且能够清晰分辨肿瘤切缘（图2）。在多发微小肿瘤模型中，能够高灵敏度识别多发微小肿瘤，并且能够发现<1mm的残留肿瘤组织，T/NT比高达9.2。在肝癌模型中，T/NT信号比达到6.2，残留肿瘤组织信噪比仍有4.1，能够区分出残留肿瘤。而在肺转移癌模型中，此探针能够有效区分病变部位和肺组织，从而指导手术切除。

图2. 超灵敏纳米探针的余辉成像及分析

  综上所述，该工作设计的这一超灵敏长余辉探针，能够适用于多种模型的术中成像，以指导肿瘤切除，并且能够有效识别残留的肿瘤组织，彻底清除肿瘤。相关工作以“Near-Infrared Persistent Luminescence Nanoprobe for Ultrasensitive Image-guided Tumor Resection”为题，发表在Advanced Science（DOI: 10.1002/advs.202207486）上，第一作者是中科大博士生林芃，通讯作者是史俊朋副研究员、洪茂椿院士和张云研究员。

论文信息：

Near-Infrared Persistent Luminescence Nanoprobe for Ultrasensitive Image-guided Tumor Resection
Peng Lin, Junpeng Shi*, Ye Lin, Qian Zhang, Kexin Yu, Lin Liu, Liang Song, Yile Kang, Maochun Hong*, Yun Zhang*
Advanced Science
DOI: 10.1002/advs.202207486

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202207486