近红外发射双光子荧光纳米探针的设计、合成及其肿瘤分子成像分析

Two-photon microscopy (TPM) offers several advantages, including increased penetration depth, higher temporal resolution, lower background, less photo-damage and photo-bleaching. However, the use of the two-photon (TP) probes is limited to UV/Visible emission, leading to the issue absorption and causing the lower sensitivity in fluorescent imaging. Herein, cancer targeting and activatable TP nanoprobes with near-infrared (NIR) emission are developed by fluorescent resonance energy transfer (FRET) effect, using chromene and carbazole as TP donor and mesoporous silica nanoparticles (MSN) as nanocontainer. And a high sensitive and selective detection method for cancer markers would be explored for optical imaging with TP excitation/NIR emission in tumor cell and tissues. We believe these newly fluorescent imaging method will hold promise to make an important contribution to the diagnosis and therapeutics of cancer, and its design strategy would promote the development of TP fluorescent-visual system in bioanalysis.

双光子荧光显微成像技术具有组织穿透深、分辨率高、背景低及光漂白和光损伤小等突出优势。但目前已报道的双光子荧光探针大多以紫外/可见光作发射光，易被生物组织吸收和散射，导致荧光成像灵敏度低等不足。本项目以苯并吡喃及咔唑类衍生物为双光子供体，结合介孔二氧化硅纳米颗粒，利用荧光共振能量转移(FRET)技术，设计合成生物标记的近红外发射双光子荧光纳米探针，赋予其可激活性和肿瘤靶向性，建立针对肿瘤标志物高灵敏度、高选择性的检测方法，应用于肿瘤细胞和组织内双光子激发/近红外光发射的成像分析。本项目不仅为肿瘤的早期诊断与治疗提供光学成像新方法，其探针设计策略有望丰富和发展双光子荧光可视化体系，促进其生物分析应用。

近红外荧光显微成像技术具有组织穿透深、分辨率高、背景低及光漂白和光损伤小等突出优势。本项目利用荧光共振能量转移(FRET)技术，设计合成生物标记的近红外荧光探针，建立针对肿瘤标志物高灵敏度、高选择性的检测方法，应用于肿瘤细胞的成像分析。本项目是探针设计策略有望丰富和发展荧光可视化体系，促进其生物分析应用。.（1）构建了近红外双发射荧光探针检测血清中的高/半胱氨酸.探针Cy5-A对高/半胱氨酸展现显著的荧光响应性能，700 nm与660 nm处的比率荧光变化与高胱氨酸(40.0-200.0 μM)及半胱氨酸(10.0-100.0 μM)浓度呈现良好的线性关系,最低检测限分别为13.2 μM与2.67 μM。.（2）构建了近红外激发的荧光探针检测血清中还原型和氧化型谷胱甘肽.探针DNIR（激发/发射为804 nm/832 nm）检测血清样品中氧化型和还原型谷胱甘肽的，样品无需前处理，响应速率快（3 min），为氧化应激和疾病预防提供了新的方法。.（3）基于铁离子的“关-开”型近红外荧光方法.近红外荧光探针(CyQ-Cys)高选择性、快速识别Fe3+。同时，基于Fe3+介导的“关-开”策略，构建了一种黑茶抗氧化活性检测方法。.（4）磷酸根离子的比色荧光探针及其荧光响应.设计了一种新颖的比色荧光探针，利用磷酸根对酯的水解反应，实现对磷酸根的比色检测。.（5）咔唑衍生物对铜离子的荧光响应.咔唑类染料EVCP在水中的荧光较低，加入的 G-四面体（G-FAM）可显著提高EVCP荧光信号， Cu2+催化过氧化氢产生羟基自由基切断DNA，促使EVCP的荧光信号减弱，实现对铜离子的检测。.（6）咔唑衍生物检测过氧化氢和葡萄糖.咔唑类染料EVCP嵌入标记荧光素的G-四面体（G-FAM），EVCP与FAM之间具有FRET作用。Cu2+催化过氧化氢产生羟基自由基切断DNA，破坏了FRET作用，此时展现FAM荧光，并实现对过氧化氢的比率检测。.（7）光晶类比率增强型纳米荧光探针检测乙酰胆碱酯酶及其抑制剂.纳米荧光探针（AuCNs/FL-PhCs）检测乙酰胆碱酯酶及其抑制剂对氧磷，二者的响应范围分别为0.1-25 mU mL-1和0.06-60 ng mL-1，检测限分别为0.027 mU mL-1和0.025 ng mL-1。该探针具有较高的选择性，可用于环境检测和生物应用。