H2O2響應的脂質體納米探針用於光聲的炎症成像和腫瘤治療

最新 05-28

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過氧化氫（H2O2）在調節多種生理過程包括細胞生長、免疫應答和衰老中發揮著重要作用。H2O2產生的不平衡與多種疾病包括癌症、糖尿病、炎症、心血管和神經變性疾病密切相關。因此，準確和靈敏地檢測H2O2不僅可以將其用於疾病診斷，而且有利於更好地理解疾病機制，具有顯著的臨床價值。然而，由於在生理環境中H2O2的濃度相對較低（低於50 μM），臨床上基於H2O2的體內成像仍然是一項具有挑戰性的任務。此前已有許多課題組對檢測H2O2的熒光探針和生物發光探針進行研究，但這些基於熒光或生物發光成像進行體內H2O2的檢測技術往往受到光的組織穿透深度（特別是可見光）的限制，無法實現深層組織中H2O2的準確檢測。因此，設計新型的納米探針以實現高特異性和靈敏度的深部組織與器官中H2O2的精確成像顯得十分重要。

光聲成像是一類通過檢測光吸收產生的聲效應成像方式，與傳統光學成像相比具有大幅度提高的成像組織穿透深度，深度可達數厘米。蘇州大學劉庄教授課題組設計了一個基於脂質體的納米探針，實現了H2O2高特異性和高靈敏度的體內光聲成像檢測。他們將辣根過氧化物酶（HRP）及其底物2,2 -偶氮-雙（3-乙基苯並噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）同時裝載到脂質體中，獲得用於體內H2O2檢測的Lipo@HRP&ABTS納米探針。在H2O2的存在下，無色ABTS將被HRP催化氧化成在近紅外區（NIR）具有強吸收的氧化物形式，以利於H2O2的光聲成像檢測，靈敏度可以達到低於1 μM的濃度。利用H2O2探針Lipo@HRP&ABTS，他們可以準確地檢測出由脂多糖或細菌感染誘導炎症產生的過程。將該納米探針通過尾靜脈注射到小鼠體內，利用與腫瘤細胞產生的H2O2之間的反應，可以實現皮下小腫瘤（小於2 mm）以及原位腦膠質瘤的光聲成像。有趣的是，局部注射Lipo@HRP&ABTS後，基於H2O2含量上的差異可以進一步通過光聲成像區分轉移性淋巴結與非轉移性淋巴結，有望實現腫瘤手術中對淋巴結清掃的精準導航。此外，他們利用Lipo@HRP&ABTS對H2O2依賴的近紅外吸光度，還實現了腫瘤特異性光熱治療。這項工作開發的H2O2敏感的光學納米探針，有望在炎症的光聲成像檢測及腫瘤的精準診療中發揮潛在的應用。