上转换荧光探针用于药物性肝氧化损伤的活体实时检测

yinfuhua

上转换荧光探针用于药物性肝氧化损伤的活体实时检测% j8 P+ `" H0 K: y: A+ b1 W; _
来源:X-MOL / 作者: / 2017-07-25
! S& v. v3 S% g4 ]- ?5 i: E药物性肝损伤是导致上市药物撤市和药物临床试验失败的主要原因之一，检测药物性肝损伤是药物临床试验中非常重要的环节。传统的离体血液检测难以准确实时地反映药物导致的肝损伤情况，而荧光检测法为活体层次检测药物肝毒性提供了新的途径。近日，中国药科大学的彭娟娟研究员与湖南大学的袁林教授、新加坡国立大学的刘小刚教授和 Young-Tae Chang 教授合作开发了一种新型上转换荧光探针，可实现药物性肝氧化损伤的活体实时检测。
# P, {+ u, R4 m6 n2 B- }5 u荧光检测法具有灵敏度高、操作简便、可原位检测等优点，成为现代生命科学及疾病诊断等领域不可缺少的研究手段。因此，荧光探针的设计合成及其应用已经成为当前跨学科的前沿交叉研究领域。然而，传统荧光探针的激发光和检测信号波长通常位于紫外 - 可见光区，因而用作生物成像探针时会受到生物背景的荧光干扰，且组织穿透深度有限，因此在应用于活体检测和成像时受到严重限制。与传统的下转换荧光探针相比，稀土上转换荧光纳米材料具有高稳定性、高信噪比、高组织穿透深度和无背景荧光干扰等特点，因此可以作为一种理想的生物检测与成像探针。然而，UCNPs 本身并不具有特异识别待检测物的能力，小分子探针虽然具有识别能力，却不具备近红外激发和反斯托克斯发射的特性，所以基于荧光共振能量转移策略将两者相结合，构建的检测体系对实现活体层次的检测与成像具有巨大的优势。, b' L3 c& U( J7 m# D

% ]$ I# d9 U! {! g3 v3 N- Q图 1. 探针构建原理示意图9 s1 n7 n$ Y! M) n; p) ?* z. Y
Young-Tae Chang 教授团队利用稀土上转换纳米材料作为探针，开发了基于荧光共振能量转移原理的肝氧化损伤荧光探针（图 1a）。该探针最大的特点是采用 980 nm 的近红外光作为激发光源，利用其在 800 nm 处的上转换荧光作为检测信号。与传统的小分子荧光探针相比，该探针具有两大优势。首先，探针的上转换荧光避免了生物背景荧光的干扰；其次，其激发光和检测信号都位于近红外窗口，具有良好的组织穿透能力，因此可以实现对生物样本的活体实时检测。作者将可对过氧亚硝酸根响应的花菁染料（图 1b）作为上转换纳米探针的表面配体，利用其位于 600-900 nm 的吸收带通过荧光共振能量转移过程淬灭纳米探针 800 nm 的上转换荧光（图 1c）。在感冒药扑热息痛使用过量时，肝脏中产生的过氧亚硝酸盐（图 1d）会将探针表面的花菁染料漂白（图 1c），恢复上转换荧光，以此检测药物导致的肝氧化损伤。
- _' O; n+ W$ `; G. ?  |+ G' i$ ]/ s
! g# @+ o& m1 |) C& S; \$ h$ k图 2. 探针对扑热息痛导致肝氧化损伤动物模型的实时检测
! l( [. e  F  E2 c静脉注射进入小鼠体内后，纳米探针会被肝脏中的免疫细胞 Kupffer cell 捕获，且可至少在体内稳定存在 6 小时以上。当扑热息痛给药过量时，产生的过氧亚硝酸盐导致探针的荧光恢复，可在小鼠的肝脏区域直接检测荧光的恢复程度，从而判断肝氧化损伤的情况。更重要的是，该探针有望为新药开发过程中的肝毒性筛查提供直观有效的新方法。' a, Z' Y+ w  D6 E
这一成果近期发表在 Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是中国药科大学的研究员彭娟娟和新加坡国立大学的 Animesh Samanta。6 D' u$ d$ o4 ]- D
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201612020/abstract
4 s# X" t5 D$ Q1 D