明亮、光稳定性好且循环时间长的新型AIE纳米造影剂用于肾移植手术过程的监测与评估

以下文章来源于中国科学杂志社 ，作者《国家科学评论》

肾移植是治疗终末期肾病(ESRDs)的金标准。然而，肾源的匮乏导致越来越多的ESRD患者处于等待移植术的名单上。提高移植肾的存活率是解决供肾短缺的一种可行的替代方法。手术过程的实时监测对移植的成功至关重要，但目前尚缺乏有效的方法和技术。虽然多普勒超声、X线血管造影、CT、MR及放射性核素成像等技术可用于肾移植手术，但这些方法大多在实时监测和过程追踪成像方面存在各自的局限性。相比于这些传统的断层成像，荧光成像，尤其是近红外二区（NIR-II）成像，是一种能够实现原位和实时监测多种诊疗过程的理想方法。因此，NIR-II荧光成像技术在辅助外科医生提高移植手术的成功率方面非常具有应用前景。

荧光成像严重依赖于荧光造影剂。目前商业化的NIR-II荧光造影剂，如IR-26、IR-1061，稳定性差，浓度猝灭效应。同时，快速的肝清除显著缩短了水溶性小分子造影剂ICG的最佳成像窗口(＜5min)，不足以指导耗时较长的肾移植手术（约3.5~5.0h）。虽然小分子造影剂的循环时间和光稳定性可以通过制备纳米聚集体来提高，但由于聚集导致淬灭效应的存在，纳米聚集体的形成会降低小分子造影剂的固有亮度。因此，设计和制备具有高亮度、高稳定性和长循环特性的NIR-II造影剂势在必行，但同时也面临着诸多挑战。

为此，来自香港中文大学（深圳）、湘潭大学、以及深圳大学的研究人员借鉴有机光伏受体分子的设计理念，制备出了一种摩尔消光系数高、亮度强、稳定性好且循环时间长的新型聚集诱导发光（AIE）造影剂。基于此造影剂，研究人员对模型动物肾移植手术的多过程进行了监测与评估，包括（1）供体取肾术中肾血管造影与受体原位肾血管重建术后血管造影并肾再灌注评估；（2）血流重建相关并发症的诊断及移植肾再灌注评估；（3）供肾质量评估等。

此外，借助该类新型AIE纳米造影剂，研究人员首次提出可通过实时尿检纳米造影剂的荧光实现肾小球滤过屏障（GFB）损伤的识别及严重程度评估，这种方法有望促成肾移植排斥反应肾损伤的无创诊断。综上所述，这项研究为提高肾移植手术成功率提供了一项重要而可行的策略。

图1. AIE纳米造影剂DIPT-ICF NPs的制备及其在肾移植多过程中的监测与评估示意图。

供体兔取肾术中肾血管造影与受体兔原位移植术后血管造影并肾再灌注评估

肾血管解剖的准确性和肾血管重建后的血流灌注对肾移植手术的成功至关重要。研究人员以DIPT-ICF NPs为造影剂，对供肾摘取和原位肾移植手术过程进行可视化监测。

图2. 取肾与原位肾植入手术过程监测。

血流重建相关并发症的诊断及移植肾再灌注评估

吻合口血流动力学异常是肾血流重建的常见问题，可直接引起移植肾再灌注不良，诱发移植肾失活。如术中不能及时发现，将影响手术的成功率。为此，研究人员利用AIE纳米造影剂，借助NIR-II荧光成像技术，术中成功识别了模型动物吻合口血流动力学障碍。

图3. 肾移植血管吻口血流动力学障碍的诊断。

供肾质量评估

优质的肾源是移植肾长期存活的关键。在术前快速、无创地评估供肾质量至关重要。尽管外科手术和低温灌注技术不断进步，但在肾移植过程中，供肾可能会经历不同时间的潜在缺血。然而，通过肉眼很难判断缺血对肾脏造成的损伤。幸运的是，在NIR-II荧光造影技术的辅助下，可以快速识别经历不同缺血时间的肾脏之间的差异，并可通过尿液的荧光评估GFB损伤程度。

图4. 近红外荧光技术评估供肾质量及其机理探索。

相关成果发表于《国家科学评论》（National Science Review, NSR），香港中文大学（深圳）张荣远博士、湘潭大学化学院沈平教授和深圳大学材料学院熊玉教授为论文的共同第一作者，香港中文大学（深圳）唐本忠院士、赵征教授与苏州大学附属第一医院张卫杰教授为共同通讯作者。

转自：“知社学术圈”微信公众号

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