原子精密Au18クラスターによるNIR-II高精度肝臓虚血再灌流3D可視化

科学分野:

• ナノマテリアル科学
• 生物医学イメージング
• 量子化学

背景:

• 従来の蛍光イメージングは、散乱と自家蛍光による組織浸透と信号対雑音比の限界に直面している。
• 第二近赤外（NIR-II）ウィンドウ（1000-3000 nm）は、より深い組織浸透と改善された信号品質を提供する。
• 原子精密金クラスターは、調整可能な構造により、強化されたNIR-II放出のための有望なプローブとして登場している。

研究 の 目的:

• 高度なNIR-IIバイオイメージングアプリケーションのために、制御可能な金クラスターを設計すること。
• 単一亜鉛原子ドープがAu18クラスターの光学的特性と安定性に及ぼす影響を調査すること。
• 開発されたプローブの肝臓虚血再灌流障害（HIRI）可視化への可能性を評価すること。

主な方法:

• 原子精密金クラスター（Au18）の合成と特性評価。
• Au18クラスターへの単一亜鉛原子のドープによるAu17Zn1クラスターの形成。
• 光学的特性（蛍光増強、光安定性）と生体適合性の評価。
• 光シート顕微鏡（LSM）を用いたHIRIにおけるマウス肝臓組織の生体内バイオイメージング。

主要な成果:

• Au17Zn1クラスターは、ドープされていないクラスターと比較して4.1倍のNIR-II蛍光増強を示した。
• 亜鉛ドープは、優れた生物学的安全性と優れた光学的特性を維持しながら、明るさと光安定性を最適化した。
• 3D LSMイメージングは、HIRIマウスモデルにおける血管変化（120-300 µmの拡張）を明確に描写し、損傷の進行を可視化した。

結論:

• 亜鉛ドープAu17Zn1クラスターは、非常に効率的で安定したNIR-II蛍光プローブを表す。
• 開発されたプローブは、肝臓損傷の高感度かつ高解像度な可視化に大きな可能性を示している。
• Au17Zn1は、肝臓虚血再灌流障害の評価と研究のための有望なツールを提供する。