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摘要荧光成像技术的检测灵敏度非常高，能够实现分子细胞水平成像，是疾病精准诊疗最具前景的方法之一。然而，传统荧光成像主要在可见光到NIR-I区（650-950 nm）。短波长（lt;1000 nm），特别是可见光，导致光子穿透深度差，这仍然是生物医学荧光成像在体内临床应用的主要限制。与可见光和NIR-I光相比，近红外二区（NIR-Ⅱ，1000-2000 nm）成像由于显著降低的光散射，低的组织自荧光以及改善的水吸收，不仅能够实现深层组织实时监测，还可以利用术中导航对病灶部位进行切除，具有广阔的临床应用前景。近年来，随着NIR-Ⅱ荧光成像的高速发展，NIR-Ⅱ荧光团需求巨大且迫切，但高性能NIR-Ⅱ荧光团仍然有限。NIR-Ⅱ花菁探针表现出高量子产率（QYs）、良好生物相容性和令人满意的药代动力学的而备受关注。但长波长的聚甲川染料共轭骨架容易受到水的攻击而导致荧光淬灭，因此，人们正在努力开发波长更长（gt; 1000 nm）、明亮、稳定和生物相容性良好的NIR-Ⅱ荧光团。<br>　　基于NIR-Ⅱ花菁探针在NIR-Ⅱ成像方面的优势，本研究论文对花菁染料FD-1080进行分子工程改造，成功构建了八种 NIR-Ⅱ 花菁探针，并采用封装在牛血清白蛋白（BSA）的方案来提高其亮度和稳定性。之后我们鉴定BSA与Et-1080, St-1080, CO-1080, FD-1080有两个结合位点，由于CO-1080@BSA的亮度增强最为优异，可提供高质量的血管造影和淋巴成像研究，本文主要分为以下四个章节：<br>　　第一章文献综述部分，首先对NIR-Ⅱ荧光成像的起源与发展进行了简单的回顾，之后讨论了当前 NIR-Ⅱ 荧光成像面临的挑战和问题。迄今为止，已经开发很多 NIR-Ⅱ 荧光探针，用于高分辨率和灵敏度的深层组织中的生物NIR-Ⅱ成像。本文重点介绍了NIR-Ⅱ花菁染料的设计和光物理性质的调节策略及NIR-Ⅱ生物成像应用。最后，我们也总结了NIR-Ⅱ聚次甲基染料的挑战和存在的临床应用限制。<br>　　第二章制备了八种NIR-Ⅱ的花菁染料。该系列染料以苯并吲哚作为给电子端基形成D-π-A结构，增加供体的电子密度，有利于发射峰红移。他们的吸收和发射峰位于在1046/1078 nm处，其中含氯的1080染料相比同系列含溴1080染料具有更优异的光学性能。因此我们筛选出Et-1080, St-1080, CO-1080和FD-1080四种花菁染料，并进一步系统地评价了其光学性能。结果表明 CO-1080 染料具有更高的相对量子产率和摩尔消光系数，可以用于NIR-Ⅱ荧光成像。<br>　　第三章为了克服合成的花菁染料在PBS溶液中由于振动弛豫、碰撞淬灭和π-π堆积诱发非辐射衰减。本文提出了将 1080 系列染料插入牛血清白蛋白（BSA）的疏水口袋的策略，在稳定染料分子的同时，也提高了其亮度。此外，我们利用高分辨质谱数据，得到了白蛋白可以复合两个1080系列花菁染料；利用分子动力学模拟，得到了1080系列花菁染料在BSA空腔里相互作用的区别。我们也比较四种游离染料及染料-蛋白复合物对小鼠血管和淋巴系统的成像能力，证实了CO-1080@BSA可用于血管和淋巴系统高对比度和实时NIR-Ⅱ成像。本项工作提供了用牛血清白蛋白封装NIR-Ⅱ花菁染料的可行性，拓宽了NIR-Ⅱ荧光团的临床应用前景。<br>　　第四章归纳总结了 NIR-Ⅱ 花菁染料、染料-白蛋白复合物合成，以及染料与白蛋白反应位点探究，进一步提供了一种改善生物相容性和发光性能的新思路。之后，我们在本论文中遵循着理论探索和实际应用相结合研究策略，对下一步工作进行展望。