JACS：聚集增强响应型分子探针实现肿瘤靶向成像

内源性H₂S含量的上调与许多癌症的发生、发展密切相关；因而构筑智能硫化氢可激活分子探针在肿瘤靶向成像研究领域具有重要的应用前景。当前已知许多H₂S可激活型小分子荧光探针，但大多数基于疏水性的有机荧光基团，存在水溶性差且在水溶液中易于聚集形成沉淀的缺点，从而降低了对被分析物的响应能力，进而限制了有机类荧光分子探针在生物成像中的实际应用。近期，华东理工大学化学与分子工程学院赵春常教授（点击查看介绍）课题组报道了两种聚集增强响应型分子探针，解决了传统疏水型有机分子探针聚集引起响应减弱的问题，实现了肿瘤的靶向成像。

图1. 聚集增强响应型分子探针。

研究发现，两种H₂S小分子探针在水溶液中形成聚集体后，对H₂S的特异性响应程度显著提高，并产生近红外荧光信号和光声信号。其中对于分子探针1，将溶液体系中的水含量从50%增加到100%的过程中，与H₂S的反应程度明显提高，并在近红外区产生强的荧光信号。而对于分子探针2，聚集增强响应导致在744 nm处产生新的强吸收峰，证明探针2是一个优良的H₂S光声成像探针。

图2. 分子探针对H₂S的聚集增强响应现象。

对于这种聚集增强响应现象，作者推断是由于聚集体表面正电荷的富集增大了HS^-局部区域浓度，从而大大促进了芳香亲核取代反应 (S_NAr) 的发生。聚集体zeta电位实验证明了这一推论。为了进一步验证正电荷富集作用加速响应的能力，作者构建了具有不同表面电荷的纳米探针1/2-SDS、1/2-CTAB、1/2-PEG，实验结果表明带有正电荷的CTAB包封的纳米探针1/2-CTAB对H₂S展现了极高的响应性能，而带有负电荷的SDS包封的纳米探针1/2-SDS对H₂S基本无响应。

图3. 正电荷富集作用加速响应。

这是首例报道的聚集增强响应型分子探针，证明了肿瘤细胞通过上调CBS酶表达从而促进硫化氢生成的分子机制，取得了富含硫化氢肿瘤细胞与正常细胞的成像甄别，在活体水平成功实现了富含硫化氢结肠癌的成像。该设计策略为发展新型分子探针，实现活体成像及临床诊断应用提供了新思路。

相关成果发表于Journal of the American Chemical Society。王荣晨博士和古险峰教授为共同第一作者，该工作得到了田禾院士的悉心指导。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Aggregation Enhanced Responsiveness of Rationally Designed Probes to Hydrogen Sulfide for Targeted Cancer Imaging

Rongchen Wang, Xianfeng Gu, Qizhao Li, Jie Gao, Ben Shi, Ge Xu, Tianli Zhu, He Tian, Chunchang Zhao

J. Am. Chem. Soc., 2020, DOI: 10.1021/jacs.0c06533

导师介绍

赵春常，华东理工大学教授，博士生导师；主要从事创制新型分子探针并探讨其在重大疾病的快速、高效、精准诊疗等方面的应用；迄今已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett, Chem. Sci., Biomaterials等国际一流杂志上发表60余篇SCI文章。

https://www.x-mol.com/university/faculty/10483