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    活体成像已广泛应用于癌症的早期诊断和预后评估。近年来，近红外荧光成像由于其出色的灵敏度、高时间分辨率、非电离辐射以及较小的自发荧光等特性，在肿瘤成像中引起了越来越多的关注。在众多荧光探针中，聚集诱导发光染料（AIEgen）由于其光漂白阈值高、斯托克斯位移大和原位激活能力可调等优势，被认为是一种非常有临床应用潜力的探针。然而，已报道AIEgen的类型大多是“单靶向”和“单聚集”（即分子间聚集），其成像特异性和灵敏度有限。具有串联靶向和双聚集（即分子内和分子间同时聚集）特征的近红外AIEgen的成像特异性和灵敏度有望进一步增强，却尚未见报道。

    基于此，东南大学梁高林（点击查看介绍）团队研发了一种智能“串联靶向、双重聚集”型近红外AIEgen探针β-tBu-Ala-Cys(StBu)-Lys(Biotin)-Pra(QMT)-CBT (Ala-Biotin-QMT)。首先，Ala-Biotin-QMT通过主动靶向肿瘤细胞膜高表达的生物素受体（第一重靶向）有效进入细胞，然后在亮氨酸氨基肽酶（LAP）的特异性识别及酶切下形成反应中间体Biotin-QMT（第二重靶向）。接着，上述中间体迅速发生细胞内CBT-Cys反应生成环状二聚体（第一重聚集）并进一步组装成纳米颗粒（第二重聚集），“点亮”并增强AIE信号以实现对肿瘤的高灵敏近红外荧光成像（图1）。

图1. 智能“串联靶向、双重聚集”型探针Ala-Biotin-QMT用于肿瘤的增强近红外荧光成像示意图。

    首先，作者体外验证了Ala-Biotin-QMT探针的“双重聚集”诱导发光性能（图2）。通过高效液相色谱与透射电子显微镜的结果验证，Ala-Biotin-QMT探针在LAP的激活下发生分子内CBT-Cys点击反应形成环状二聚体Biotin-QMT-Dimer并进一步自组装成纳米颗粒（直径约107.3 nm）。荧光光谱显示，Ala-Biotin-QMT探针在LAP的激活下有效地“点亮”并增强近红外荧光信号，对LAP的检测具有较高的灵敏度和选择性。

图2. “串联靶向、双重聚集”探针Ala-Biotin-QMT对LAP的响应性分析。

    随后，作者在体外验证了Ala-Biotin-QMT探针在癌细胞成像中的有效性（图3）。荧光显微镜观察结果表明，上述“串联靶向、双重聚集”策略可以在癌细胞成像中实现4.8倍的荧光信号增强。生物透射电子显微镜结果进一步证实Ala-Biotin-QMT在HepG2细胞中自组装形成了纳米粒子。

图3. 体外验证“串联靶向和双重聚集”策略在癌细胞成像中的有效性。

    最后，作者在动物层面中验证了Ala-Biotin-QMT探针在肿瘤近红外荧光成像的有效性（图4）。活体成像结果显示，上述“串联靶向、双重聚集”策略可以在活体肿瘤成像中实现7.9倍的荧光信号增强。

图4. 体内验证“串联靶向和双重聚集”策略在活体肿瘤成像中的有效性

    这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上。论文的共同第一作者为东南大学生物科学与医学工程学院博士生邓瑜和扬州大学化学化工学院徐玲玲博士。东南大学副研究员占文俊和东南大学首席教授、数字医学工程全国重点实验室副主任梁高林为该论文的共同通讯作者。该工作在国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、江苏省前沿引领技术基础研究重大项目的资助下完成。

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