新型荧光/光声纳米探针的制备及靶向测定肿瘤组织处活性氧物种的研究

Cutting-edge biomedicine has particular emphasis on novel methods for cancer diagnosis, and monitoring of cancer treatment at single cell level. This requires development of suitable nanoprobes for accurate quantification of cellular ROS, and tracking the molecular interaction and movement within an intact cell environment. The existing quantification techniques can only measure the ROS in bulk solution, no suitable for desired real-time tracking the functions of ROS in single cell. The method proposed in this project aims to on-site quantification of ROS at molecular levels with high sensitivity and specificity through engineering a responsive fluorescence/photoacoustic nanoprobes platform. By virtue of fluorescence and photoacoustic imaging analysis, ROS generation in deep tumor and their variations during tumor chemotherapy will be visualized in-situ. The successful completion of this project will result in the development of a universal protocol for designing a new family of nano-biosensors to unlock thousands of biomedically significant reactions conducted by specific ROS in deep tumor. The capacity will lead to a paradigm shift in tumor early diagnostic and will open new treatment options for cancer patients.

氧化应激产生的活性氧物种（ROS）一直以来被认为是衡量肿瘤发生、发展、及治疗效果的关键指标之一。准确、快速、方便地监测生命体内活性氧物种的含量水平对肿瘤的早期诊断及治疗后的恢复均具有至关重要的指导意义。然而，目前的检测技术很难精确地从分子及亚微米角度跟踪深层肿瘤组织的活性氧物种。本项目以近红外可激发染料为基础，人源去铁蛋白为平台，结合光学、声波学技术，拟构建新型的“响应-应答”型荧光/光声纳米探针用于高灵敏度、高选择、肿瘤靶向型地检测活性氧物种，并通过显微镜成像分析深层肿瘤组织活性氧物种的产生及新陈代谢，可视化观察活性氧物种的变化，实现从分子角度阐述阐述肿瘤对抗癌药物响应过程中活性氧物种的产生及作用。项目成果将对肿瘤的发展机制提供准确的参考数据，为肿瘤个性化治疗效果做铺垫。

氧化应激产生的活性氧物种（ROS）一直以来被认为是衡量肿瘤发生、发展及治疗效果的重要指标。准确、快速、方便的检测生命体中的活性氧对肿瘤的早期诊断和治疗也具有重要的科研意义。本项目基于稀土金属钌配合物以及常见的荧光团，设计合成了系列纳米/有机分子探针，实现了在模拟生理条件下、细胞内、以及生物体内（斑马鱼，裸鼠）等不同层次下对次氯酸的定性和定量检测。该系列分子探针具有较高的灵敏度、较低的检测限、较短的响应时间、且不受生物体内常见的离子和pH环境干扰。本项目中开发的分子探针可以实现对癌细胞中的内源性和外源性活性氧的定性，定量识别，基本完成了项目预期目标。此外，现阶段工作成果中，部分探针或是具有红光发射和近红外发射的特性，或是具有较大的摩尔吸光系数（>104），这些性能使得该类分子探针可以进一步结合光学和声波学技术，实现肿瘤靶向型检测活性氧物种，为肿瘤的发展机制提供准确的参考数据，为肿瘤的个性化治疗做铺垫。