【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