【摘要】 在与PA探针相互作用后，可以使用光声成像（PAI）根据PA信号的变化检测分析物。

光声检测（PAD）是一种基于光声（PA）效应的新兴技术。在与PA探针相互作用后，可以使用光声成像（PAI）根据PA信号的变化检测分析物。与其他成像方式相比，PAI是一种无创、非离子成像，具有对比度高、分辨率高和组织穿透深度深的优点。随着PA探针的发展，PAD已被广泛用于肿瘤诊断、金属离子检测、酶检测、pH检测等。体内实时监测胃酸对胃肠道疾病的诊断和治疗具有重要意义。

 

在Gongcheng Ma等人的工作中[1]合成了一种基于近红外（NIR）染料（IR1061）的pH响应性光声（PA）纳米探针（表示为LET-4），用于活体受试者胃酸的体内光声成像（PAI）。如方案1所示，LET-4纳米探针由作为PA增强剂和pH指示剂的pH响应性NIR有机小分子染料（IR pH）和作为稳定剂的聚乙二醇（PEG）缀合磷脂（DSPE-PEG2000）组成。通过NIR-II菁染料（IR1061）与3-丁烯-1-胺的亲核取代反应合成了IR pH化合物。DSPE-PEG2000可以赋予LET-4纳米探针良好的水溶性。

 

图1 使用LET-4纳米探针对胃酸进行体内光声成像的图示[1]

 

实验过程中在LET-4纳米探针的pH响应性的基础上，进一步验证了其通过PAI在体内监测胃酸分泌的可行性。将悬浮在碳酸氢钠溶液（pH 8，100μL）中的LET-4溶液（60μM）通过灌胃给药给小鼠。碱性溶液引起胃液中和，刺激胃酸分泌。如图2a所示，在最初的30分钟内仅观察到微弱的PA信号。然后，作为具有正常胃的裸鼠功能逐渐分泌胃酸，并在60min内恢复到胃的正常pH值（pH 3），胃的PA808信号逐渐增加，并在90min达到最大值。PA808的信号是初始状态的3.25倍，这与体外结果一致（图2b）。为了获得LET-4的体内放电过程，分别在150和240分钟时记录PA图像。随着纳米探针的代谢，胃中的PA信号几乎消失，这意味着消化系统可以在240分钟内将LET-4纳米探针从胃中完全排出体外。与二维（2D）PA图像相比，三维（3D）PAI有效地区分了胃信号，显示了胃酸分泌的立体直观过程。这些结果表明，LET-4纳米探针可以通过实时3D PAI监测动物模型中的体内胃酸分泌评估。

 

图2(a)NaHCO3加LET-4溶液灌胃处理裸鼠胃中胃酸分泌的3D PA图像(b)胃808nm处相应的PA信号[1]

 

实验结果表明在酸性条件下，由于其质子化作用质子化的LET-4纳米探针在808nm处具有强吸收峰，随后在808nm输出强PA信号。在pH 3时的PA808信号比在pH 7时的信号高3.45倍。更重要的是，LET-4纳米探针可以使用PAI监测动物模型中的体内胃酸分泌评估。这种基于有机小分子近红外染料的探针成分简单、制备方便、生物相容性好、排泄快，在胃肠道疾病诊断方面有很大潜力。

 

[1] Anal. Chem. 2019, 91, 21, 13570–13575,Publication Date:October 15, 2019