海南医科大学于法标教授课题组近年来重要工作概览- 大数跨境

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2024-06-12

导读：海南医科大学于法标教授课题组近年来重要工作概览

于法标教授，中共党员，男，博士，博士生导师。2009年硕士毕业于山东师范大学，2013年博士毕业于大连理工大学/中国科学院大连化学物理研究所。2013-2018年工作于中国科学院烟台海岸带研究所，2018年5月入职海南医科大学。海南省百人计划，海南省高层次人才领军人才、海南省"515人才工程"第二层次人选、海南省委联系服务重点专家后备人选、中科院青年创新促进会会员。海南省创伤与灾难救援研究重点实验室主任，海南省生物材料与医疗器械工程研究中心主任，海口市创伤重点实验室主任，海南医学院功能材料和分子影像技术重点实验室主任，海南省生物医学工程学会常务理事。中国感光协会青年理事会理事，海口市科学技术协会第四届委员会委员。所带团队获批功能材料与分子影像技术创新团队负责人（海南省首批双百团队）研究领域聚焦：1）开发热带疾病的快速筛查、精准诊断和早期预警新技术；2）发展热带创伤快速处理新技术和构建创伤修复新纳米材料，为疾病在热带条件下的发生和发展提供精准医疗数据和方案。该团队人才队伍学科背景互补，学科结构配置互补，集设计研发于一体，推进产学研深度结合，促进基础研究向临床转化。已建成较为系统完善的科研平台800平米。发表高水平论文100余篇。论文总引10000余次。H-index 53。

下面以于法标教授代表性的文章来简要介绍该课题组近年来所取得的成果。

（一）有机染料光敏剂用于荧光成像引导的癌症光疗法的综述评论

于法标教授团队应杂志编辑邀请，在Coordination Chemistry Reviews 发表题为“Organic dye-based photosensitizers for fluorescence imaging-guided cancer phototheranostics”的综述评论。在疾病诊断和治疗方面，如果治疗药物既能发挥治疗功能，又能直观地监测疾病的进展过程并及时反馈疗效，这将成为一种理想的精准诊疗策略。荧光成像引导的光疗技术是一种无创、操作简单、安全性高、无耐药性的可视化治疗方法，可以准确监测病灶部位，进行高效的光疗并反馈疾病治疗效果。而具有荧光成像能力的光敏剂在整个诊断和治疗过程中起着决定性作用。本篇综述共总结和刊出研究图表36个，总结文献228篇，重点介绍了四种常用的具有荧光成像功能的光敏剂，包括花菁、四吡咯结构、BODIPY和AIEgens。基于这四种有机分子单体或其纳米聚集体、纳米复合材料等，重点介绍了提高成像和治疗功能的设计策略和原则，此外，作者还介绍了荧光成像引导的光疗在精准肿瘤治疗的临床转化中面临的挑战和机遇（Coord. Chem. Rev., 2024, 513, 215866）。

（二）应用荧光膜探针对肿瘤细胞外囊泡的成像和追踪以揭示卵巢癌发展的研究

细胞外囊泡（EVs）在介导细胞间通讯中发挥着至关重要的作用，特别是在肿瘤生物学中，对于EVs功能的研究有助于深入理解其在癌症发展中的作用。在本项研究中，于法标教授课题组利用脂质小分子染料和荧光蛋白转染的膜探针对卵巢癌EVs进行荧光标记，并通过高分辨荧光成像和超声成像分别在活细胞和小鼠模型中进行了详细的可视化研究。细胞实验显示，两种膜探针均可以对EVs进行高效标记，并在单细胞和单个卵巢癌EVs水平上监测卵巢癌EVs侵袭卵巢细胞的行为，证实了肿瘤EVs的归巢靶向能力。进一步实验中，以正常和荷瘤小鼠为模型进行了体内超声和荧光成像。结果表明，注射卵巢癌EVs后，加速了小鼠体内肿瘤的生长，而且促进了原发性肿瘤的转移。这些发现为深入了解卵巢癌的发展提供可视化证据，也为开发基于细胞外囊泡的癌症诊断和治疗策略奠定了良好的基础（Sens. Actuators B Chem., 2024, 415, 135975）。

（三）具有两性离子 ESIPT 功能的荧光探针用于体外和体内过氧亚硝酰的比例监测

过氧亚硝酰（ONOO⁻）作为一种在生物体内短暂活跃的反应性氧化剂，其浓度的微小波动能显著影响诸多生理及病理过程。因此，对ONOO⁻及其相关生理活动的体内监测显得尤为重要。于法标教授课题组介绍了一种名为HBT-Fl-BnB的新型荧光探针，该探针专为体外及体内ONOO⁻的比率检测而设计。这款探针的核心结构由HBT（羟基苯并噻唑）与硼酸频哪醇酯组成，其中HBT部分在邻位和对位携带有Fl（荧光）基团，能够响应并触发两性离子激发态分子内质子转移（ESIPT）过程。而硼酸频哪醇酯则具备双重功能，既能抑制上述ESIPT过程，又能特异性识别ONOO⁻。凭借出色的特异性和低细胞毒性，HBT-Fl-BnB探针成功实现了对活细胞内源性和外源性ONOO⁻的荧光成像。此外，他们还探讨了该探针在追踪由失活大肠杆菌引发的体内ONOO⁻异常表达方面的潜在应用。这是首次通过两性离子ESIPT机制实现ONOO⁻传感的荧光探针报道，为相关领域的研究提供了新的工具和方法（Anal. Chem., 2024, 96, 3600–3608）。

（四）近红外荧光探针在伤口愈合病理阶段指示及其临床应用

慢性伤口愈合是人类生命中极为复杂的生物过程，对健康构成了严峻挑战。在愈合的各阶段，众多生物途径被相继激活，同时伴随着各类活性氧物质的介入。其中，过氧化氢（H₂O₂）在慢性伤口中扮演关键角色，其浓度随着伤口愈合过程的不同病理阶段而波动，因此，H₂O₂被视为揭示伤口愈合进程的有力生物标志物。然而，目前对于H₂O₂在伤口愈合中的具体病理作用尚未完全明晰。于法标教授课题组研发了一种名为DCM-H₂O₂的近红外荧光探针，该探针能够在活细胞及烫伤、切口伤口小鼠模型中实现H₂O₂的高灵敏度、快速检测。DCM-H₂O₂探针具有低检测限、高特异性以及低细胞毒性的优点，展现出了巨大的体内应用潜力。利用此探针，他们成功监测了人永生化表皮细胞（HACAT）在增殖过程中内源性H₂O₂的波动，进一步验证了H₂O₂通过生长因子信号通路参与细胞增殖活动的机制。在烫伤和切口伤口小鼠模型中，借助体内荧光成像技术，他们能够直观地观察到伤口愈合过程中不同病理阶段H₂O₂浓度的变化。此外，该探针还成功证实了人类糖尿病足组织在不同病理阶段H₂O₂的浓度变化。该课题组寄望于H₂O₂能够成为伤口愈合过程的一个敏感生物标志物，为未来的伤口愈合研究和治疗提供新的视角和策略（ACS Sens., 2024, 9, 810–819）。

（五）微滴SERS-RCA生物传感器在特发性肺纤维化（IPF）诊断和监测中双miRNA分析的应用

精确检测低丰度且高度同源的miRNAs，对于特发性肺纤维化（IPF）的精准诊断和监测具有不可或缺的重要性。在本研究中，于法标教授课题组成功开发了一种基于滚环扩增（RCA）技术和表面增强拉曼光谱（SERS）技术的全集成微滴分析平台，该平台专门用于精确检测IPF患者血清中的miRNA-21和miRNA-155。通过应用RCA策略，他们构建的传感器不仅展现出卓越的单核苷酸变异检测特异性，而且其准确性极为显著。微流控技术的引入，为SERS检测中的可重复性问题提供了有效的解决方案，进而显著提升了检测的灵敏度。借助这一前沿的生物传感平台，该课题组实现了对miRNA-21和miRNA-155的超低检测限，分别达到0.398 fM和0.215 fM，展示了其卓越的检测性能。更重要的是，通过联合测定这两种miRNAs，他们发现了它们共同作为诊断指标的巨大潜力，其AUC值高达0.884，明显超过了它们各自独立评估时的效果。当此创新性的SERS-RCA微流控生物传感器与高分辨率胸部计算机断层扫描技术相结合时，它可以成为IPF风险评估的有力辅助诊断工具，特别适用于实时监测接受化疗的患者的miRNA水平。展望未来，这种先进的传感技术有望扩展至多功能平台，实现对包括IPF在内的多种疾病中多种miRNAs的快速、准确检测，为疾病的诊断和治疗提供新的视角和策略（Chem. Eng. J., 2024, 482, 149012）。

于法标课题组成员

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