kaiyun医工融合推出全球首个FDA批准的近红外二区固态成像技术用于人体医疗器械全寿命监测

　　kaiyun11月10日，首都医科大学附属北京天坛医院的贾旺/李德岭教授团队联合中国科学院上海药物研究所、中科院自动化研究所、四川大学、武汉理工大学、斯坦福大学等多家研究机构在《Advanced Science》期刊上发表题为《Clinically Translatable Solid-State Dye for NIR-II Imaging of Medical Devices》的研究论文。该研究聚焦医疗器械无法在体持续监测的临床问题，巧妙选取并创新性地发现了国际上第一个能直接用于临床的近红外II区（NIR-II）固态下荧光化合物，通过系列性的动物模型和临床检测，提出了将该固态成像技术用于医疗器械涂层，可通过荧光无创监测手术缝线在体降解、医用导管在体断裂等，另外可巧妙地与医用栓塞材料融合应用，固化后产生的荧光能实时引导医生精准切除血管畸形类病灶。该研究是一项医工交叉融合、设计巧妙的创新研究，其想法源于临床需求，继而从临床材料中发现其创新性性质，通过工科和材料研究阐明其科学机制，最后转化回临床创新应用，充分体现了“Bedside-Bench-Bedside”的转化医学精髓kaiyun。

　　首都医科大学附属北京天坛医院李德岭教授、中国科学院上海药物研究所石慧博士、四川大学华西药学院齐庆蓉教授kaiyun、武汉理工大学常柏松教授为文章的共同第一作者，中国科学院上海药物研究所程震教授、首都医科大学附属北京天坛医院贾旺教授、中科院自动化研究所胡振华与田捷教授为共同通讯作者。

　　随着近红外荧光成像设备和显像剂的不断发展，光学成像在基础研究和临床实践中具有非常广泛的应用。固态状态下发出荧光的显像剂一直也是国内外科学家不断开拓的学术疆域，然而由于材料本身的毒性或不明毒性和代谢特征的纳米结构等，截至目前能够在固体状态下发出较长波长荧光的材料几乎都不能转化到临床研究，距离临床应用更甚是遥远kaiyun。本研究在光学成像研究中发现具备benzyl violet 4B（BV-4B）涂层的医用手术缝线nm激光的激发下可发出非常强的NIR-II荧光（波长超过1000nm），团队敏锐地察觉到这可能是固态发光领域中的一项重要发现。如何阐述该化合物的发光特点、发光机制是摆在医工交叉团队面前的重要科学问题，经过一系列研究kaiyun，最终发现该化合物在液态极性溶剂中发出NIR-I荧光（700-900nm），而在固态状态下化合物通过自聚合的方式形成高度稳定且形态规则的晶格聚集体，才能发出NIR-II（波长超过1000nm）荧光。

　　该化合物最大的优势在于其已经在医用材料中常规使用，因此它是目前全球第一个被FDA批准、可在固态状态下发出NIR-II荧光的显像技术，这大大降低了其临床转化的门槛。利用NIR-II荧光的穿透力，将其作为涂层均匀喷涂在医疗材料表面，包括但不限于手术缝线、医用导管上，可清晰显示材料的位置、降解速度以及是否出现断裂等异常情况，这对于实时监测医疗器械或材料的全生命周期是非常重要的。该研究又扩展了该化合物的另外一项重要应用，动静脉畸形经常发生于颅内等重要器官内，目前的治疗方式，首先通过动脉介入手术，将液态的栓塞剂注射到畸形血管团内，再择期开颅行病变切除术kaiyun。然而，在颅内切除病变的过程中，往往由于病变的边界范围不清，造成病变切除不完全或病变切除过多而损伤周围正常组织。将该化合物与医用栓塞剂混合使用，在遇到血液后变成固态状态，即可发出NIR-II荧光，在开颅切除过程中荧光能够作为导航引导从而帮助医生实施精准病变切除，研究者们因此创造了一项新的手术方式——杂交的荧光引导手术（杂交意为：“栓塞”+“开颅手术”），即为hybrid fluorescence-guided surgery（hybrid FGS）。

　　该研究历时3年余，前后得到了国家自然科学基金、国家重点研发专项和其它多项基金的大力支持。在论文发表前，研究团队已将该类型化合物的新型性质及其在医疗器械上应用以实现荧光示踪的方法作为国家发明专利进行了申报（申报号：56）。