经导管动脉栓塞是一种通过导管向靶血管内注射栓塞物质以阻塞血管的技术，常用于有效控制出血和血流改道诱导肿瘤消退。临床常用的栓塞剂大多数本身不显影，为了确保对靶血管进行精确的栓塞，需要对栓塞过程进行全程影像指导。临床常用的造影方法主要有CT血管造影（CTA），数字减影血管造影（DSA），磁共振血管造影（MRA）等，这些方法都存在一定的局限性。光学成像技术在生物成像领域应用趋势逐渐增加，具有快速反馈、辐射小、分辨率高、人群普适性强等优点，发展一种光学可视化的栓塞剂是非常必要的。

海藻酸钠(ALG)是从褐藻中提取的一种天然生物聚合物，它的GG链段可与多价阳离子（比如Ca²⁺）迅速交联形成水凝胶。海藻酸钠水凝胶具有生物相容性好、免疫原性低、价格低、成胶条件温和等优势，在介入治疗、伤口敷料、药物输送和3D打印等方面应用广泛。海藻酸钠水凝胶的多孔结构可以用来负载光学成像剂。动脉内注射海藻酸钠溶液后，在血液中生理浓度的Ca²⁺引发下迅速形成凝胶结构，能够栓塞血管并提供成像剂（成像剂已经负载在前体溶液中）。

然而，传统荧光成像寿命短，需要多次光源激发，且激光干扰大，背景荧光强，组织吸收和散射严重。长余辉成像方法避免了连续光激发，能够有效消除激发光带来的散射和背景荧光的干扰，具有较高的信噪比和成像灵敏度。因此，开发一种具有长余辉发光的栓塞剂是非常可取的，可以用来实时监测血流动力学和血管栓塞效果。

基于以上考虑，上海大学苏倩倩和复旦大学李富友课题组开发了一种含光化学长余辉分子的海藻酸钠水凝胶，用于栓塞血管和术中实时成像。光化学余辉体系包括三个关键部分：光敏剂PdPc(OBu)₈、能量缓存单元PCU和发射体Eu(TPPO)₂(β-NTA)₃，传能过程如图a所示。这种光化学长余辉材料能够被封装在生物相容性好的纳米粒子（PA-NPs）中，然后分散在海藻酸钠水溶液中，在Ca²⁺引发下，形成长余辉水凝胶（PA-gel）。PA-gel的余辉强度与PA-NPs相比，增加了一个数量级。因此作者设计了一种可注射的预植入体（PA-NPs+ALG），将预植入体注射到小鼠的腹主动脉，并在血液中Ca²⁺触发下，迅速转化为水凝胶植入体栓塞血管。通过植入体处增强的余辉信号观察到血管栓塞的位置，长寿命的余辉光可以实时监测血流动态信息，进一步证实栓塞的效果（如图b所示）。

该光化学长余辉水凝胶，具有无背景干扰、发光寿命长、响应快速的特点，在经导管动脉栓塞术的应用中具有潜在的意义。

论文信息：

Afterglow Implant for Arterial Embolization and Intraoperative Imaging

Fuying Zhang, Ming Xu, Xianlong Su, Wei Yuan, Prof. Wei Feng, Prof. Qianqian Su, Prof. Fuyou Li

文章第一作者为张富瑛

Chemistry – A European Journal 

DOI: 10.1002/chem.202103795