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Talanta
《Talanta》（IF = 5.6）近日发表了曲阜师范大学渠凤丽教授、鞠萍教授的最新研究成果，文章标题为“High-fidelity imaging of drug-induced acute gastritis by using a fluorescent and photoacoustic dual-modal probe with good stability in stomach acid”。文中开发了一种胃酸稳定探针 WSP-1，用于体内药物诱导的急性胃炎的原位荧光/光声双模态成像。WSP-1 不仅具有良好的生物相容性、长波长吸收和发射，在胃酸条件下还能保持优异的稳定性以及双模态成像能力。基于该探针的高灵敏度和选择性粘度响应，成功实现了口服 WSP-1 后药物诱导的急性胃炎的荧光和 3D 光声原位成像，为提高胃炎诊断的准确性和便利性提供一种有前景的解决方案。
文章重点
胃炎是一种胃壁炎症，是全球数百万人最常见的消化系统疾病之一。炎症与细胞粘度变化之间存在密切且双向的关系，炎症会导致线粒体粘度增加，而粘度变化不仅受炎症过程影响，同时也参与调节炎症反应。因此，细胞粘度的变化已成为评估生命系统中炎症状态的一个重要指标。然而，开发粘度敏感的分子探针来监测体内胃炎仍然存在挑战， 包括确保探针在胃酸环境中的稳定性，以及抵抗炎症组织中活性氧（ROS）的干扰。另外，考虑到深层组织成像的清晰度和信号保真度，采用结合光声成像和荧光成像优势的双模态探针，通过两种模态信号的相互验证，显著提高了生物成像的特异性、灵敏度和准确性。
图1. WSP-1的合成路线和体内双模态胃炎成像的示意图。
基于胃炎和细胞粘度之间的正相关关系，本文揭示了一种胃酸稳定和粘度激活的双模态探针（命名为 WSP-1），用于体内药物诱导的急性胃炎的成像。该探针利用一个可旋转的 C-C 单键，使其能够在低粘度环境中形成 TICT 状态（弱荧光/光声信号），在高粘度环境中形成 ICT 状态（强荧光/光声信号），从而实现对粘度变化的高灵敏检测。由于 WSP-1 带有正电荷，具有靶向线粒体的能力，可用于监测炎症状态下细胞粘度的变化。此外，WSP-1 在胃酸环境中表现出超高的稳定性，实现了口服给药后体内药物诱导的急性胃炎的荧光和 3D 光声原位成像。
图2. 胃炎小鼠和正常小鼠体内的光声成像及胃部横断面的光声成像。
为了验证 WSP-1 的光声（PA）信号是否与粘度呈正相关，通过逐渐改变甘油组分，在PBS-甘油混合物中对相同浓度的 WSP-1 进行 PA 成像。结果证明，WSP-1 的 PA 强度随着环境粘度的增加而逐渐增强。接着，在胃炎小鼠和正常小鼠口服 WSP-1 后，使用 TomoWave LOIS-3D 成像系统对小鼠进行了体内 PA 成像。利用三维光声成像系统，可以从多个角度观察胃部的光声信号强度，更加有利于炎症区域的准确描绘。从胃部的三维视角和横截面光声图像可以看到，与正常小鼠相比，胃炎小鼠的 PA 强度提高了约四倍，说明胃炎小鼠胃中的粘度增加，也证明了 WSP-1 在体内检测急性胃炎的有效性。
图3. 胃炎小鼠中离体器官的光声成像。
为了进一步确认 PA 信号来源于胃炎区域，将胃炎小鼠实施安乐死后对其器官进行 PA 成像，在胃部区域可以检测到显著的 PA 信号，而其他器官几乎没有记录到信号，与相应器官的横截面光声图像结果一致。因此，上述所有结果表明，WSP-1 可用于药物诱导的急性胃炎的体内成像。
文章中光声成像部分的实验数据用的是 TomoWave 自主研发的 LOIS-3D 小动物全身 3D 光声成像系统。
论文信息：
High-fidelity imaging of drug-induced acute gastritis by using a fluorescent and photoacoustic dual-modal probe with good stability in stomach acid
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.126860
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