上轉換熒光探針用於藥物性肝氧化損傷的活體實時檢測

藥物性肝損傷是導致上市藥物撤市和藥物臨床試驗失敗的主要原因之一，檢測藥物性肝損傷是藥物臨床試驗中非常重要的環節。傳統的離體血液檢測難以準確實時地反映藥物導致的肝損傷情況，而熒光檢測法為活體層次檢測藥物肝毒性提供了新的途徑。近日，中國藥科大學的彭娟娟研究員與湖南大學的袁林教授、新加坡國立大學的劉小剛教授和 Young-Tae Chang 教授合作開發了一種新型上轉換熒光探針，可實現藥物性肝氧化損傷的活體實時檢測。

熒光檢測法具有靈敏度高、操作簡便、可原位檢測等優點，成為現代生命科學及疾病診斷等領域不可缺少的研究手段。因此，熒光探針的設計合成及其應用已經成為當前跨學科的前沿交叉研究領域。然而，傳統熒光探針的激發光和檢測信號波長通常位於紫外 - 可見光區，因而用作生物成像探針時會受到生物背景的熒光干擾，且組織穿透深度有限，因此在應用於活體檢測和成像時受到嚴重限制。與傳統的下轉換熒光探針相比，稀土上轉換熒光納米材料具有高穩定性、高信噪比、高組織穿透深度和無背景熒光干擾等特點，因此可以作為一種理想的生物檢測與成像探針。然而，UCNPs 本身並不具有特異識別待檢測物的能力，小分子探針雖然具有識別能力，卻不具備近紅外激發和反斯托克斯發射的特性，所以基於熒光共振能量轉移策略將兩者相結合，構建的檢測體系對實現活體層次的檢測與成像具有巨大的優勢。

圖 1. 探針構建原理示意圖

Young-Tae Chang 教授團隊利用稀土上轉換納米材料作為探針，開發了基於熒光共振能量轉移原理的肝氧化損傷熒光探針（圖 1a）。該探針最大的特點是採用 980 nm 的近紅外光作為激發光源，利用其在 800 nm 處的上轉換熒光作為檢測信號。與傳統的小分子熒光探針相比，該探針具有兩大優勢。首先，探針的上轉換熒光避免了生物背景熒光的干擾；其次，其激發光和檢測信號都位於近紅外窗口，具有良好的組織穿透能力，因此可以實現對生物樣本的活體實時檢測。作者將可對過氧亞硝酸根響應的花菁染料（圖 1b）作為上轉換納米探針的表面配體，利用其位於 600-900 nm 的吸收帶通過熒光共振能量轉移過程淬滅納米探針 800 nm 的上轉換熒光（圖 1c）。在感冒藥撲熱息痛使用過量時，肝臟中產生的過氧亞硝酸鹽（圖 1d）會將探針表面的花菁染料漂白（圖 1c），恢復上轉換熒光，以此檢測藥物導致的肝氧化損傷。

圖 2. 探針對撲熱息痛導致肝氧化損傷動物模型的實時檢測

靜脈注射進入小鼠體內後，納米探針會被肝臟中的免疫細胞 Kupffer cell 捕獲，且可至少在體內穩定存在 6 小時以上。當撲熱息痛給葯過量時，產生的過氧亞硝酸鹽導致探針的熒光恢復，可在小鼠的肝臟區域直接檢測熒光的恢復程度，從而判斷肝氧化損傷的情況。更重要的是，該探針有望為新葯開發過程中的肝毒性篩查提供直觀有效的新方法。

這一成果近期發表在 Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是中國藥科大學的研究員彭娟娟和新加坡國立大學的 Animesh Samanta。

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201612020/abstract

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