IAM团队范曲立教授课题组发表关于氧化还原智能响应的NIR-II荧光纳米探针用于药物诱导的肝毒性实时监测的新进展

发布者:材料科学与工程学院、信息科学与纳米技术研究院 发布时间:2019-03-10浏览次数:190

  药物毒性是现代医学普遍关注的问题之一。肝脏作为人体外源性和内源性异生物的转化和清除的核心场所,往往是受影响最大的器官,药物诱导严重肝毒性甚至可导致死亡。药物诱导的肝毒性是药物上市失败和上市药物撤回的主要原因之一,因此监测药物诱导的肝毒性是药物临床试验中非常重要的环节。传统方法通过采集离体血液很难实时准确地反映药物导致肝毒性的情况,而荧光成像法具有灵敏度高、操作简便、可原位实时检测等优点,成为监测药物诱导肝毒性研究的有效手段。然而,目前用于监测药物诱导肝毒性的荧光探针都是近红外(NIR-I,400-900 nm)荧光,严重受限于肝的强烈自发荧光干扰,且NIR-I荧光有限的组织渗透深度很难实现活体肝原位成像。
  与NIR-I荧光成像相比,第二近红外窗口(NIR-II,1000-1700 nm)内的体内荧光成像具有更广阔的前景,可以提供更深的组织穿透、更高的空间分辨率,因为它减少了组织自发荧光、光子散射和吸收。尽管NIR-II荧光成像在药物诱导的肝毒性监测方向体现出诸多优势,但是目前尚缺乏有效的探针从药物诱导的肝毒性所涉及的复杂病理生理机制中准确识别药物诱导肝毒性标志物。
  近日,南京邮电大学IAM团队范曲立教授团队在Chemical Communications上发表文章,该团队设计开发了基于药物诱导肝毒性的标志物一氧化氮可激活的NIR-II荧光纳米探针AOSNP(图1)。这是黄维院士、范曲立教授研究团队继Advanced Materials (Adv. Mater., 2018, 30, 1801140)、Chemical Science (Chem. Sci., 2018, 9, 3105)后在NIR-II荧光成像领域取得的又一研究成果。


图1. 设计与合成药物诱导肝毒性生物标志物一氧化氮可激活的NIR-II荧光探针

  AOSNP包含一个一氧化氮敏感的有机半导体基团(FTBD)作为主要的传感组件,在一氧化氮的存在下,可以将其能量受体单元转换成更强的受体(图1),从而有效地将其荧光从NIR-I区红移到NIR-II区(图2)。


图2.(a)探针荧光光谱随着一氧化氮浓度变化;(b)探针对一氧化氮的选择性

图3. 药物对乙酰氨基酚(APAP)剂量依赖性诱导的小鼠肝毒性的体内实时成像。对照组小鼠经(a)PBS或(b)APAP (0)处理后的NIR-II荧光图像;分别向经过(c)300 mg kg-1和(d)600 mg kg-1的APAP预处理小鼠中尾静脉注射纳米探针AOSNP (100μL, 10 mg mL-1)后实时肝毒性的成像;(e)首先对小白鼠注射一氧化氮清除剂(NAC,300 mg kg-1),然后注射600 mg kg-1的APAP,最后尾静脉注射纳米探针AOSNP (100 μL,10 mg mL-1)的实时成像图。

  探针AOSNP具有较高的NIR-II荧光亮度、优越的肝脏中积累能力、低检测限、响应时间快、灵敏度高、特异性好、光稳定性和生物相容性好等性能,成功用于一种常用的抗疼痛/发热药物APAP引起的体内原位、实时、无创NIR-II荧光监测药物剂量依赖性肝毒性NO活性。该探针可能有助于揭示氧化还原在多种疾病中产生和作用的机制。


该论文作者为:Yufu Tang, Yuanyuan Li, Zhen Wang, Feng Pei, Xiaoming Hu, Yu Ji, Xiang Li, Hui Zhao, Wenbo Hu, Xiaomei Lu, Quli Fan and Wei Huang

Organic semiconducting nanoprobe with redox-activatable NIR-II fluorescence for in vivo real-time monitoring of drug toxicity
Chem. Commun., 2019, 55, 27, DOI: 10.1039/C8CC08413K

原文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/cc/c8cc08413k#!divAbstract