（本站讯 天津大学-新加坡国立大学福州联合学院供稿）
血管网络在肿瘤进展、转移及治疗响应中起关键作用，为癌细胞代谢提供物质运输通道。相较于正常血管，肿瘤血管呈现结构异常（如高通透性、排列紊乱），其动态生成过程（尤其是早期阶段）的深入解析可为癌症早期诊断与治疗提供重要依据。然而，传统成像技术（MRI、PET、CT等）受限于空间分辨率（<5 μm），难以捕捉血管动态变化；光声显微成像（PAMI）虽支持三维广角成像，但分辨率随深度下降显著；而双光子或近红外-II（NIR-II）荧光技术则面临视野狭窄（<0.2 mm³）、荧光团合成复杂及光稳定性不足等挑战。
组织光学透明（TOC）技术通过提升组织透光性增强成像深度，但其靶向性缺陷导致无法精准标记肿瘤血管。为此，天津大学-新加坡国立大学福州联合学院刘斌教授团队等设计了一种具有精确荧光团的肿瘤血管成像能力的TOC用于高分辨率三维成像技术，该技术利用了具有聚集诱导发射（AIE）效应的远红色荧光纳米粒子（HA@TANP）的超分子组装。该技术与基于溶剂的TOC兼容，能够精确地绘制和分析肿瘤进展的各个阶段的血管。HA@TANP，包括三元组装，由具有明亮远红色发射的adamantane（ADM）修饰的AIE荧光载体（TPE-ADM）、靶向肿瘤血管内皮细胞（ECs）CD44抗原的修饰透明质酸（HACD）、amine-PEG-acrylic acid (NH2-PEG-PAA, 2k)用于温度诱导聚合。具体来说，利用ADM与β-CD之间高度亲和的主-客体相互作用，HACD通过这种相互作用与TPE-ADM自组装，然后与NH2-PEG-PAA结合在水溶液中形成纳米粒子（HA@TANP）。HACD的引入有助于HA@TANP对肿瘤血管的精准靶向。同时，主-客体相互作用有助于增强结构完整性，使组装更能抵抗环境因素（如温度和溶剂波动），并延长循环时间。此外，NH2-PEG-PAA的丙烯酸酯组分在45℃启动后续聚合，从而在肿瘤血管内形成水凝胶（HA@TANP@Gel）。该支架共价锚定远红色荧光纳米颗粒HA@TANP到肿瘤血管，从而确保其在整个TOC操作过程中的保留。另一方面，TOC过程中的脱水步骤会导致HA@TANP@凝胶收缩，从而放大AIE效果并保持荧光，有效解决了基于有机组织的清除方法中常见的荧光损失问题。此外，这种先进的TOC方法的实施有效地消除了来自组织（如脂质）的散射源，从而有效地克服了在致密肿瘤组织中组织穿透深度和成像分辨率有限的挑战。通过使用这种先进的TOC技术，对小鼠肺癌的肿瘤血管进行了全面的图谱绘制和结构动力学分析。HA@TANP在这种先进的TOC技术中显示了其独特的潜力，以可视化和评估不同阶段的肿瘤血管的复杂结构，为肿瘤的诊断和治疗策略提供了有价值的见解。”
总结
本研究成功开发了一种先进的高分辨率三维成像技术，基于具有聚集诱导发光（AIE）特性的远红色荧光纳米粒子HA@TANP的超分子组装，并结合组织光学透明化（TOC）处理。该方法仅需2天的透明化时间和5天的标记时间，即可实现小鼠肺部及其转移瘤全网络的高精度可视化。与现有技术相比，这种方法显著降低了实验时间和成本（约5 USD），同时减少了样本量损耗（约15%），从而缩短了数据收集周期并增强了AIE效应，实现了荧光信号的显著提升。此外，该技术通过提供不同肿瘤发展阶段的精确血管定位和分析，有效解决了传统成像技术在空间分辨率和深度穿透能力上的局限性。具体而言，HA@TANP中的透明质酸（HA）成分能够特异性靶向肿瘤血管表面的CD44抗原，而丙烯酸则确保了AIE荧光团的共价连接，赋予其卓越的成像性能。本研究揭示了肿瘤血管结构动态变化的关键信息，为深入理解肿瘤微环境提供了重要依据。这种增强的可视化能力不仅为癌症诊断和治疗策略的设计带来了新的启示，还特别强调了从肿瘤血管靶向角度进行干预的可能性。
文献信息
天津大学-新加坡国立大学福州联合学院为论文的第一通讯单位。天津大学-新加坡国立大学福州联合学院龚晓婷博士为论文第一作者，天津大学-新加坡国立大学联合学院吴敏副研究员、北京大学杨竞教授和新加坡国立大学刘斌教授为通讯作者。
（Xiao-Ting Gong, Xian-Yin Dai, Wei Cheng, Bowen Li, Jiaqi Liu, Hongjie Chen, Min Wu*, Jing Yang*, Bin Liu*, Targeted High-Resolution 3D Imaging of Tumor Vasculatures at Different Stages Using Far-Red AIE Nanoparticles Compatible with Tissue Clearing.Adv. Mater. 2025, 2501144.）
原文链接
https://doi.org/10.1002/adma.202501144
