理性设计NIR-in/out荧光团支架构建高保真探针实现深层组织H2S成像

本文报道了一种创新性近红外荧光平台NAR，成功突破单光子显微镜的"激发波长瓶颈"，实现667/776 nm的NIR-in/out特性、109 nm超大斯托克斯位移及优异光稳定性。基于该平台开发的H2S探针NAR-DBS检测限低至38 nM，在常规单光子显微镜下即可实现120 μm深层组织成像，双光子模式下更达200 μm，为活体深层组织成像研究提供了革命性工具。

　　

亮点

背景

实时、原位深层组织活体成像对荧光探针提出了理想而严格的要求：其激发和发射波长应均位于"生物光学窗口"内，以实现"近红外进/近红外出"（NIR-in/out）特性。然而对于最广泛使用的单光子显微镜，这一理想策略长期受困于"激发波长瓶颈"：大多数近红外探针仍需可见光激发，严重限制了穿透深度和成像保真度。现有NIR-in/out探针存在关键性能权衡，包括斯托克斯位移小、光稳定性差或水溶性不足。

结果

为突破这一瓶颈，本研究引入新型荧光团平台NAR，成功实现667/776 nm的近红外激发/发射、罕见的109 nm超大斯托克斯位移、优异水溶性和出众光稳定性。为展示其性能，我们开发了H₂S探针NAR-DBS，对H₂S的检测限低至38 nM。值得注意的是，仅使用常规单光子显微镜，NAR-DBS在小鼠肝脏切片中实现了约120 μm的深层组织成像深度，这一性能可与甚至超越许多专用双光子探针。此外，在双光子平台上，该探针展现出约200 μm的卓越成像深度，显著优于典型双光子荧光探针。

意义

本工作不仅为H₂S检测提供了强大工具，更建立了一个先进的荧光团平台：通过利用常见640 nm或660 nm激光器实现卓越单光子性能，使深层组织成像"民主化"；同时以其顶尖的双光子能力为前沿研究树立了新标杆。

结论

总而言之，本研究成功开发了新型近红外荧光平台NAR及其衍生物H₂S探针NAR-DBS。该工作直面并解决了长期阻碍理想深层组织成像探针开发的性能权衡问题。通过将真正的"NIR-in/out"特性（667/776 nm）、超大斯托克斯位移（109 nm）以及优异水溶性和光稳定性整合于单一分子支架中，NAR平台提供了...