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医学部林静教授团队在Research发表研究论文:活体硫化氢高灵敏成像

2024-01-30

        近日,深圳大学医学部生物医学工程学院林静特聘教授团队在Science合作期刊Research(影响因子11,中科院一区,TOP期刊)上发表了题为“A FRET-Based Ratiometric H2S Sensor for Sensitive Optical Molecular Imaging in Second Near-Infrared Window”的研究论文。医学部副研究员雷珊、研究生姜珂佳为共同第一作者,林静教授为通讯作者,深圳大学为唯一完成单位。

 

 

        基于化学反应的传感(ABS)是一项新兴的诊断技术,结合活体成像模态,有望实现生物活性物质在体可视化检测。相比于传统成像技术,荧光成像技术在活体诊断中具有很大的应用前景。特别是第二近红外窗口(NIR-II,900-1700 nm)荧光成像技术,由于其高灵敏度和高时空分辨率,已被用于荧光成像引导的手术切除、活体示踪和分子事件监测等,极大推动了体内生物信息可视化领域的发展。

 

        硫化氢(H2S)是一种重要的活体气体信使分子,它介导了各种生物过程,包括调节炎症反应、血压、代谢、抑制免疫微环境和治疗各种疾病(器官损伤、癌症)。因此,精准测量生命系统中H2S水平,可以反映生理和病理状态,从而加深对H2S相关疾病生物学信息的认识。迄今为止,已经开发了许多用于H2S检测的荧光ABS探针。然而,这些探针发射波长大多在近红外一区(NIR-I)且制备方法复杂。因此,发展简单易得的NIR-II窗口ABS探针,用于准确检测疾病中H2S水平,对于深入理解与H2S相关的疾病具有重要意义。

 

        本研究开发了一种用于活体H2S检测的光学分子影像探针,实现了原位肝癌、结肠癌以及肝损伤中H2S的比率型NIR-II荧光成像(图1)。以响应H2S的染料分子LET-1055作为受体、对H2S惰性的染料分子Rh930作为供体,基于荧光共振能量转移(FRET)机制,构建了比率型NIR-II荧光成像探针(FRHS)。FRHS不仅对H2S具有较高的灵敏度和选择性,还具有较快的反应动力学(~20 min)和较低的检测限(LOD:~96 nM)。在NIR-II荧光成像系统下可实现对活体原位肝癌、结肠癌以及肝损伤中H2S的特异高灵敏比率NIR-II荧光成像。NIR-II荧光成像技术具有高灵敏度和高时空分辨率等特点,将其整合到ABS平台,有望实现多种疾病生物标志物的活体可视化,从而满足生物医学研究和临床诊断的需求。

 

图1. 基于FRET的NIR-II ABS平台FRHS的构建及响应机制

 

        该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市科技计划基础研究等项目的支持。

 

        原文链接:https://spj.science.org/doi/10.34133/research.0286