近日，我院入駐團隊新加坡南洋理工大學(xué)邢本剛博士課題組和蘇州大學(xué)高明遠教授課題組合作，在實時動態(tài)的精準跟蹤多種自由基信使分子并探究其病理發(fā)展過程的研究領(lǐng)域取得重要進展，相關(guān)成果發(fā)表在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然通訊》（Nature Communications）上，我院為第一完成單位。

近年來，人們一直迫切想要全面系統(tǒng)地闡明嚴重危害人類健康的疾病機理和分子機制，以便實時追蹤其發(fā)生發(fā)展過程并開發(fā)早期診斷和精準治療的臨床方案。作為細胞內(nèi)關(guān)鍵的信使分子，生理水平的活性氧（ROS）和活性氮（RNS）自由基參與了許多重要的生理過程，如細胞通訊、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、免疫代謝和炎癥反應(yīng)等，而過量的自由基則會導(dǎo)致嚴重的氧化損傷并介導(dǎo)多種疾病的形成過程。盡管這些復(fù)雜多樣的自由基為全面剖析其生理病理機制提供了理想的內(nèi)源標志物分子，但要在活體深層組織內(nèi)實現(xiàn)多種自由基的同時動態(tài)跟蹤并探索其與某些疾病的相關(guān)性，仍然面臨艱巨挑戰(zhàn)。

基于光聲斷層掃描技術(shù)（MSOT）具有的多波長吸收、深層組織穿透性以及高時空分辨率等特性，該研究團隊利用稀土上轉(zhuǎn)換熒光納米粒子（UCNs），設(shè)計了一種新型的納米探針用于多波譜光聲和上轉(zhuǎn)換熒光信號的實時采集和動態(tài)成像，并以此來實現(xiàn)多種自由基的同步跟蹤并動態(tài)剖析其與藥物誘發(fā)的病理損傷之間錯綜復(fù)雜的相關(guān)性。他們選擇了兩種分別對ROS（e.g., O₂^•-）和RNS（e.g., ONOO^-）高度敏感的花青染料（HCy5和Cy7）并裝載在納米探針表面，其中HCy5會經(jīng)歷ROS氧化引發(fā)的結(jié)構(gòu)重排并呈現(xiàn)增強的吸光度，而Cy7會受到RNS誘導(dǎo)的分子斷裂而導(dǎo)致吸光度的降低，這種反向的變化使得利用MSOT技術(shù)實現(xiàn)多種自由基變化的實時比率跟蹤成為可能。同時，由于染料吸收光譜與納米載體的上轉(zhuǎn)換熒光光譜（660 nm和800 nm）之間特異的熒光共振能量轉(zhuǎn)移（LRET）過程，使得該探針可以利用具有深層穿透性的上轉(zhuǎn)換熒光來進一步監(jiān)測自由基信號的變化過程。在活體研究中，他們以小鼠藥物性肝損傷為模型，對不同肝毒性藥物誘發(fā)肝臟炎癥過程中產(chǎn)生的ROS和RNS進行同時跟蹤掃描，并發(fā)現(xiàn)在不同藥物刺激下氧氮自由基之間的動態(tài)轉(zhuǎn)化和平衡，從而為相關(guān)疾病的深層次實時病理剖析提供了理想的診斷平臺。該研究成果有望作為新一代的非侵入式診斷技術(shù)，為人們深入探索相關(guān)疾病的生理病理機制、實現(xiàn)高通量的藥物篩選和高效精準的臨床治療提供新穎的研究策略。

該論文作者為：Xiangzhao Ai, Zhimin Wang, Haolun Cheong, Yong Wang, Ruochong Zhang, Jun Lin, Yuanjin Zheng, Mingyuan Gao*, Bengang Xing*

原文（長按二維碼或點擊“閱讀原文”即可直達原文頁面）：

Multispectral optoacoustic imaging of dynamic redox correlation and pathophysiological progression utilizing upconversion nanoprobes

Nat. Commun., 2019, 10, 1087, DOI: 10.1038/s41467-019-09001-7

文章轉(zhuǎn)載自：X一MOL資訊

邢本剛博士簡介

 

邢本剛博士，英國皇家化學(xué)學(xué)會會士 ，新加坡南洋理工大學(xué)，物理與數(shù)學(xué)學(xué)院，化學(xué)與生物化學(xué)系副教授。物理和數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院院長助理。

邢本剛博士近年來主要從事熒光分子影像探針設(shè)計、化學(xué)生物學(xué)，食品科學(xué)以及納米醫(yī)藥等交叉領(lǐng)域方面的研究。在分子影像探針設(shè)計以及納米醫(yī)藥領(lǐng)域，他的團隊就醫(yī)藥界普遍存在的問題，比如，腫瘤的影像，疾病分子機制實時監(jiān)測，靶向性地控制釋放與活化，抗藥性細菌的分析檢測，其有效抑制劑的篩選分析等方面，運用化學(xué)生物學(xué)以及與納米技術(shù)相結(jié)合的手段進行了一系列前瞻性的探索，并且取得了一些前沿性的研究成果！迄今為止，邢本剛博士在Nat Comm, Chem Soc Rev., Angew Chem Intl Ed., J Am Chem Soc., Chem Comm.,等國際知名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇，7篇國際專利，4本專著。其代表性文章被多篇國際雜志的綜述文章或者學(xué)術(shù)網(wǎng)站予以重點評述和大段介紹，并被附以設(shè)計原圖，圖文并茂地加以評論.邢博士的團隊主要致力于前沿的醫(yī)藥科學(xué)研究，以及相應(yīng)的工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)。

 

 

 

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