构建功能化金属纳米簇@MOFs复合纳米探针应用于活体内H2S的多模态成像检测

Hydrogen sulfide (H2S) plays an important role in many physiological processes of human body. On the one hand, H2S is an important gas signal transductor in inflammation, cardiovascular system and nervous system. On the other hand, excessive H2S can not only lead to a range of diseases such as cardiac arrest, respiratory failure, and even death. However, how to establish an effective and practical in-situ, in-vivo and real-time H2S detection nanoprobe needs to be further explored. On the basis of our previous researches, we synthesized a porphyrinic MOF with adjustable size, and then encapsulated nanoclusters into MOFs by in-situ reaction to formed M'NCs@MOFs complex. M'NCs@MOFs nanoprobe was designed by PEG derivatives modification, and applied to multi-modal imaging and detection of H2S in vivo. This project provides a theoretical basis and guidance for the development and design of accurate positioning, high sensitivity and high selectivity probes for non-destructive, in-situ, and multi-mode detection of H2S in vivo. The study on the role of H2S in life activities and the related pathology of H2S will provide necessary basis for the development of biology and medicine.

硫化氢(H2S)在人体内许多生理过程中起着重要的作用。一方面，H2S是炎症、心血管和神经系统中重要的气体信号转导物质。另一方面，过量H2S会导致心脏骤停、呼吸衰竭甚至死亡等一系列疾病。然而，如何建立有效而实用的原位、在体、实时检测H2S的纳米探针待进一步探索。本项目拟在前期研究基础上，首先合成一种尺寸可调的卟啉基金属有机框架(MOFs)，然后在MOFs中原位生成一系列金属纳米簇，形成M'NCs@MOFs复合物，最后通过修饰PEG衍生物，构建出具有一定稳定性和生物相容性的M'NCs@MOFs复合纳米探针，实现对活体内H2S的准确定位和多模态成像检测。本项目的展开，为开发和设计具有准确定位、高灵敏和高选择性探针用于活体内H2S无损原位、多模式诊断提供一定的理论基础和指导。通过研究H2S在生命活动中所发挥的作用，以及对H2S相关的病理进行研究，将为生物学以及医学的发展提供必要的依据。

硫化氢(H2S)在许多疾病的发生和发展中起着重要的作用。建立有效而实用的原位、在体、实时检测H2S的纳米探针，研究H2S在生命活动中所发挥的作用，以及对H2S相关的病理进行研究，将为生物学以及医学的发展提供必要的依据。本项目设计合成了具有高选择性H2S检测探针，实现了阿尔兹海默症(AD)中H2S和ATP的高灵敏检测，为治疗AD药物的筛选提供了一定的理论基础和指导(Anal. Chem. 2022, 94, 11573-11581)。此外，合成的一系列功能化复合纳米材料在癌细胞的检测(Anal. Chem., 2021, 93, 14307-14316)、成像(Biosensors and Bioelectronics, 2021, 190, 113417)和生物标志物(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 44664−44672)的检测方面具有很好的效果。更重要的是，该类材料在抗肿瘤方面也有很好的应用前景(Chem. Eng. J. 2023, 453, 139939、Chem. Sci. 2020, 11, 8817−8827)。另外，在本项目的支持下还发表了相关研究论文18篇，授权国家专利一项(ZL201811516101.9)。项目负责人成功申请一项甘肃省自然科学基金青年基金(20JR10RA641)，参与国家重点研发计划项目一项(2020YFC1807302)。