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近年来，光学成像分析技术因其独特的非侵入式成像的优势受到了学术界广泛关注和研究。其中，光声成像基于光学激发和声学检测从原理上规避了光散射的影响，从而具有很强的组织穿透深度。传统的光声探针的成像窗口大多位于近红外一区（NIR-Ⅰ），NIR-Ⅰ窗口成像的组织穿透较浅且存在背景吸收干扰。最近的研究表明，通过使用近红外二区（NIR-Ⅱ）窗口可以解决这些问题，近红外二区光由于较少被皮肤组织吸收和散射，不仅穿透深度显著增加，而且背景信号较低，光声成像的信噪比得到了显著地提升。此外，传统的光声纳米探针依赖于单一光声强度信号输出，因而可能受到靶向浓度无关的实验或生理因素的影响。比率测量是通过记录两个或多个由分析物引起的信号波动来实现信号强度的自校准，比率光声纳米探针可以通过引入另一个光声信号实现比率光声信号的读出，从而有效地克服传统光声纳米探针存在的问题，该方法有效地规避了分子探针传统信号输出模式受外界因素干扰大的缺陷，从而极大地提高了分子检测和成像的准确性。
福州大学宋继彬教授课题组制备了银包覆金钯纳米棒（Au-Pd@Ag）探针，该纳米探针在炎症部位能通过比率型光声成像定量检测过氧化氢（H2O2）含量同时释放出具有杀菌作用的Ag+从而对细菌感染引起的炎症反应起到一定的抑制作用。在炎症部位中，Au-Pd@Ag纳米探针的银层会被H2O2刻蚀反应从而导致该纳米探针NIR-Ⅰ窗口光声信号值（纳米银层的光声信号）降低，而后金钯纳米棒裸露出来使得其NIR-Ⅱ窗口的光声信号值（金钯核的光声信号）不断升高，体外实验表明Au-Pd@Ag纳米探针能被H2O2特异性响应从而保证了探针在活体炎症部位能精准定量检测H2O2含量。
图1. Au-Pd@Ag的制备流程以及活体炎症部位比率型光声成像与杀菌抗炎示意图
接着，他们将该探针用于活体动物模型的光声成像中。小鼠伤口细菌感染模型、LPS诱导的腹腔炎模型以及兔子膝关节炎模型光声成像实验表明了Au-Pd@Ag能被炎症区域过表达的内源性H2O2响应，所产生的比率型光声信号值能定量检测炎症区域H2O2的含量，同时释放的Ag+能够起到杀菌作用从而在一定程度上起到抗炎治疗效果。这项研究证实了Au-Pd@Ag用于比率型光声定量检测炎症部位内源性过氧化氢成像的可行性，为炎症相关疾病的诊断与治疗提供了一条新的思路。
该成果近日在线发表于Advanced Functional Materials。
Quantitative Photoacoustic Diagnosis and Precise Treatment of Inflammation In Vivo Using Activatable Theranostic Nanoprobe
Jiamin Ye, Zhi Li, Qinrui Fu, Qingqing Li, Xuan Zhang, Lichao Su, Huanghao Yang, Jibin Song
Adv. Funct. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adfm.202001771
宋继彬，福州大学特聘教授、博士生导师。入选国家海外高层次人才引进计划及福建省“闽江学者特聘教授”等人才项目。2014年博士毕业于新加坡南洋理工大学，之后在美国国立卫生研究院（NIH）从事博士后研究，方向为生物医学成像分析。目前课题组主要研究方向为：光学探针、生物分析、活体成像、药物载体等。现主持国家自然科学基金委面上基金、特聘教授启动基金等项目。迄今已以第一/通讯作者发表论文60余篇（影响因子大于10分的为40篇），主要包括了Nat. Protoc., Nat. Commoun., Acc. Chem. Res., Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., ACS Nano, Adv. Funct. Mater.等。
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