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圖1. 探針的設(shè)計(jì)與響應(yīng)機(jī)制

針對(duì)上述問(wèn)題，東華大學(xué)易濤課題組近年來(lái)以FDA批準(zhǔn)的染料亞甲基藍(lán)為母核，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一系列基于2-氨基間苯二甲醇自消除結(jié)構(gòu)的活性氧（ROS）響應(yīng)型控釋體系。進(jìn)一步地，依托多功能結(jié)構(gòu)衍生策略，構(gòu)建了多種適用于不同類型腫瘤的激活型分子診療工具（Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 61, e20211680.; Chem. Sci., 2022, 13, 10815.; J. Control. Release, 2024, 376, 961.; Adv. Mater., 2024, 36, 2309789.）。在此基礎(chǔ)上，易濤課題組采用多價(jià)靶向策略進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化，成功構(gòu)建了一種生物素介導(dǎo)的可激活型腫瘤成像探針（MB-PEG-Bio2）。該探針在靜默狀態(tài)下熒光信號(hào)被有效屏蔽，進(jìn)入腫瘤組織后可被腫瘤微環(huán)境中高表達(dá)的ROS特異性激活，快速釋放出亞甲基藍(lán)，從而實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度的近紅外熒光和光聲成像信號(hào)。通過(guò)增強(qiáng)的配體-受體相互作用，MB-PEG-Bio2顯著提升了對(duì)腫瘤的靶向識(shí)別能力與成像靈敏度。

圖2. 精準(zhǔn)識(shí)別肝臟原位腫瘤

通過(guò)構(gòu)建不同類型腫瘤模型對(duì)MB-PEG-Bio2的應(yīng)用效果進(jìn)行了驗(yàn)證。在原位肝細(xì)胞癌（HCC）模型中，探針經(jīng)尾靜脈注射30分鐘后，能在肝臟腫瘤區(qū)域特異性富集并激活，腫瘤與正常肝臟組織信號(hào)比值（TBR）達(dá)1.84，優(yōu)于ICG的0.71；直接將探針溶液噴涂于離體器官，肝臟原位腫瘤的TBR達(dá)到2.3，展現(xiàn)出探針對(duì)微小腫瘤（直徑約3 mm）的精準(zhǔn)檢測(cè)能力。此外，活體光聲成像結(jié)果顯示，探針的光聲信號(hào)隨ROS濃度增加而增強(qiáng)，在體內(nèi)可實(shí)現(xiàn)雙模態(tài)（熒光/光聲）腫瘤檢測(cè)。

在熒光引導(dǎo)手術(shù)中，對(duì)Hela皮下腫瘤小鼠噴涂探針溶液10分鐘后，腫瘤區(qū)域熒光與周圍正常組織形成鮮明對(duì)比，TBR為1.94（ICG為1.46），引導(dǎo)手術(shù)切除的腫瘤僅包含少量皮下結(jié)締組織，且術(shù)后21天內(nèi)無(wú)腫瘤復(fù)發(fā)，而未用探針輔助的手術(shù)在第10天就出現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā)，充分證明其在精準(zhǔn)手術(shù)導(dǎo)航中的應(yīng)用效果。

圖3. 探針引導(dǎo)精準(zhǔn)手術(shù)切除

綜上所述，本工作通過(guò)多價(jià)靶向策略構(gòu)建的激活型熒光探針在小鼠異種移植皮下瘤和肝臟原位腫瘤模型中，展現(xiàn)出優(yōu)異的腫瘤選擇性，尤其在識(shí)別微小腫瘤方面表現(xiàn)突出。此外，該探針在熒光引導(dǎo)手術(shù)中能夠準(zhǔn)確描繪腫瘤邊界，有效輔助腫瘤組織的完整切除，顯著降低術(shù)后復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。該成果有望為光學(xué)成像引導(dǎo)下的腫瘤精準(zhǔn)手術(shù)切除提供新型、實(shí)用的分子工具。

易濤，東華大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，國(guó)家杰出青年基金獲得者，上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人。北京大學(xué)獲得學(xué)士、碩士和博士學(xué)位。分別在日本（京都大學(xué)和東京大學(xué)）和法國(guó)（巴黎大學(xué)）從事研究工作。2007年晉升為復(fù)旦大學(xué)教授，2021年進(jìn)入東華大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院組建化學(xué)系并任系主任。主持/承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題等多項(xiàng)課題。主要從事新型光功能材料的構(gòu)建、生物成像及腫瘤靶向治療工作，在包括J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等在內(nèi)的高水平學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表研究論文240余篇，他引超過(guò)15000次。研究成果被“Nature China”、“Chemistry World”、“Noteworthy Chemistry”等國(guó)內(nèi)外科技新聞雜志作為研究亮點(diǎn)推薦介紹。擔(dān)任無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)、Smart Molecules、Crystals等期刊編委。兼任上海市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)委員、中國(guó)晶體學(xué)會(huì)陶瓷專業(yè)委員會(huì)委員、稀土材料化學(xué)與生物交叉專委會(huì)委員等。

劉玲燕，東華大學(xué)特聘副研究員，碩士生導(dǎo)師。博士畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系（導(dǎo)師：易濤教授），主要從事特定疾病相關(guān)生物分子示蹤與精準(zhǔn)診療相關(guān)的研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金、博士后科學(xué)基金面上項(xiàng)目，入選上海市超級(jí)博士后激勵(lì)計(jì)劃。以第一作者或共一在Angew. Chem. Int. Ed.、J. Control. Release、Sci. China Chem.、ACS Sens.等期刊發(fā)表SCI論文10余篇，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)。