醫(yī)源性輸尿管損傷(IUIs,iatrogenic?uretral?injuries)是腹盆部手術(shù)最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一,在婦科腫瘤手術(shù)中的發(fā)病率可高達(dá)10%,常常引起尿瘺,尿膿毒血癥,甚至慢性腎功能不全。此外,需要輸尿管重建的相關(guān)疾病如UPJO、腔靜脈后輸尿管常因病變部位定位不準(zhǔn)確,導(dǎo)致過多的術(shù)中操作,給輸尿管造成二次損傷。因此,術(shù)中實(shí)時(shí)識(shí)別輸尿管對預(yù)防醫(yī)源性輸尿管損傷和輸尿管相關(guān)疾病治療都是至關(guān)重要的。目前臨床上用來辨識(shí)輸尿管的技術(shù)手段有輸尿管自發(fā)的蠕動(dòng)、凱利氏征、支架管、靜脈注射美藍(lán)等。然而它們預(yù)防輸尿管損傷的效力有限,因此,研發(fā)一種在術(shù)中辨識(shí)輸尿管的有效方法是十分必要的。近紅外II區(qū)(NIR-II,波長在1000-1700 nm)光學(xué)成像由于其較高的組織穿透深度和成像分辨率,在術(shù)中導(dǎo)航方面展現(xiàn)了巨大潛力。

近日,香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)和蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院侯建全教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種近紅外II區(qū)的納米顆粒2TT-oC6B?dots,實(shí)現(xiàn)了兔子體內(nèi)術(shù)中輸尿管的熒光成像。2TT-oC6B dots由具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子(AIEgen)和由FDA批準(zhǔn)的DSPE-PEG2000外殼構(gòu)成(圖1)。其發(fā)射峰值位于1030 nm處,熒光量子產(chǎn)率高達(dá)11.0%。

香港科大唐本忠院士團(tuán)隊(duì)與蘇州大學(xué)附一院侯建全教授團(tuán)隊(duì)合作:近紅外II區(qū)聚集誘導(dǎo)發(fā)光的熒光探針實(shí)現(xiàn)術(shù)中輸尿管成像
圖1. 2TT-oC6B dots合成示意圖。

首先在熒光成像上2TT-oC6B dots與吲哚菁綠(ICG)進(jìn)行了比較,輸尿管管腔逆行注射2TT-oC6B dots后,通過NIR-II熒光信號(hào)實(shí)時(shí)觀察到了輸尿管及其蠕動(dòng),并且輸尿管內(nèi)2TT-oC6B dots熒光成像的信噪比(SBR)和穿透深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于ICG。

香港科大唐本忠院士團(tuán)隊(duì)與蘇州大學(xué)附一院侯建全教授團(tuán)隊(duì)合作:近紅外II區(qū)聚集誘導(dǎo)發(fā)光的熒光探針實(shí)現(xiàn)術(shù)中輸尿管成像
圖2. 輸尿管內(nèi)2TT-oC6B dots(左)與ICG(右)近紅外II區(qū)熒光顯像對比。

建立了醫(yī)源性輸尿管損傷(圖3)、輸尿管疾病(圖4)的模型,在輸尿管逆行注射2TT-oC6B dots后,通過NIR-II熒光信號(hào)均精確定位了輸尿管損傷或者疾病的部位。此外,輸尿管修補(bǔ)后復(fù)通的情況也可通過注射2TT-oC6B dots進(jìn)行了評估(圖5)。

香港科大唐本忠院士團(tuán)隊(duì)與蘇州大學(xué)附一院侯建全教授團(tuán)隊(duì)合作:近紅外II區(qū)聚集誘導(dǎo)發(fā)光的熒光探針實(shí)現(xiàn)術(shù)中輸尿管成像
圖3.醫(yī)源性輸尿管損傷的近紅外II區(qū)熒光顯像。
香港科大唐本忠院士團(tuán)隊(duì)與蘇州大學(xué)附一院侯建全教授團(tuán)隊(duì)合作:近紅外II區(qū)聚集誘導(dǎo)發(fā)光的熒光探針實(shí)現(xiàn)術(shù)中輸尿管成像
圖4.輸尿管常見疾病近紅外II區(qū)熒光顯像。
香港科大唐本忠院士團(tuán)隊(duì)與蘇州大學(xué)附一院侯建全教授團(tuán)隊(duì)合作:近紅外II區(qū)聚集誘導(dǎo)發(fā)光的熒光探針實(shí)現(xiàn)術(shù)中輸尿管成像
圖5.?輸尿管損傷修復(fù)近紅外II區(qū)熒光顯像

因此,我們研發(fā)了一種穩(wěn)定性高、NIR-II熒光信號(hào)強(qiáng)的AIE納米顆粒2TT-oC6B dots,實(shí)現(xiàn)了動(dòng)物體內(nèi)術(shù)中輸尿管的識(shí)別,并為臨床手術(shù)的實(shí)時(shí)熒光成像提供了新的策略。

以上相關(guān)成果發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》?(ACS Appl.Mater. Inter.2020, 12(7): 8040-8049)上,影響因子:8.456。論文的第一作者為蘇州大學(xué)在讀博士生杜健,共同第一作者為香港科技大學(xué)博士后劉順杰,中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院張鵬飛研究員,通訊作者為香港科技大學(xué)唐本忠院士和蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院侯建全教授、張衛(wèi)杰醫(yī)師

論文信息:

Du J, Liu S, Zhang P,?et al. Highly Stable and Bright NIR-II AIE Dots for Intraoperative Identification of Ureter[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12(7): 8040-8049.

全文鏈接:

https://doi.org/10.1021/acsami.9b22957

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