【文献速递】水相合成的高稳定、近红外发射量子点用于创伤性脑损伤诊断和手术监测

创伤性脑损伤（TBI）是导致伤害相关死亡的主要原因。在中度或重度TBI病例中，严重的颅内血肿和逐渐加重的脑肿胀可能会导致脑疝和迅速死亡。在这种情况下，手术干预通常是清除占位性颅内病变的首选治疗方法。然而，手术治疗常伴有潜在并发症，如脑挫伤扩大、新血肿形成或脑积水。外科医生必须在决定进行手术前，仔细平衡这些风险和收益，并为患者提供详尽的咨询。在这种情况下，全面和持续的监测对于避免TBI后的病情恶化至关重要。例如，出血后需要使用血压药物和止血措施，当药物干预无法降低颅内压时，手术干预将是必需的。因此，开发一种可靠的监测策略，对于TBI的手术管理至关重要。这包括评估外部头部损伤是否与内部损伤一致，早期检测任何继发性损伤，以及确保手术中准确清除血块等。这样的策略应及时建立理想的临床干预条件，并为有效执行减压手术提供精确指导。

近年来，由于光学成像技术的无创性、高灵敏度和实时反馈潜力，它在可视化体内疾病方面受到了重视。尤其是基于半导体量子点（QD）的荧光成像策略，因其卓越的光学特性而备受关注。之前的研究中，基于QD的荧光成像策略已被用于诊断和治疗TBI。然而，临床上仍然需要一种全面的基于QD的TBI诊断和管理方案，能够评估患者状况，指导治疗决策，并有效提供术中和术后支持。

三元I-III-VI QD（如银铟硒化物）因避免使用有毒元素（如镉、铅和汞），具备更好的生物相容性，已成为有力的替代选择。此外，它们较窄的体带隙使其光致发光可调谐至NIR光谱区域，有利于在生物组织中的穿透性。不幸的是，I-III-VI QD的光致发光量子产率（PLQY）远低于其二元对应物，这需要改进以满足实际应用。半导体壳（如硫化锌ZnS）的外延生长已被广泛用于提高PLQY和改善QD的稳定性。然而，传统的ZnS壳在光照下常在生物环境中逐渐降解，影响其在生物医学成像中的使用。

在本研究中，通过铝掺杂提高ZnS涂层的稳定性，以确保稳定的信号采集，直接从水相制备了具有NIR发射和可见-NIR激发的稳健且生物相容的QD。在预制的银铟硒化物核上，通过分别使用软硬路易斯碱平衡作为路易斯酸的高反应性阳离子，铝离子被原位掺杂到ZnS壳中，从而提高了QD在光照射下或复杂生物环境中的NIR光致发光稳定性。此外，通过用聚乙二醇（PEG）修饰QD表面，使其能够逃避网状内皮系统（RES）的快速清除，实现长时间的血液循环。注射后，QD可以通过血液输送并积聚在脑部创伤区域，从而实现精确的TBI诊断。更重要的是，通过实施完善的成像手段，当前基于QD的成像策略有望建立全面的诊断和管理工作流程，包括：（1）区分颅内和表面出血；（2）实时监测继发性出血；（3）指导颅内血肿的适当清除。因此，工程化的QD可以为TBI手术干预提供实时的术前、术中和术后指导，从而帮助优化临床决策。