研究进展： 分子荧光探针因其有着灵敏度高、响应快和选择性好等优点、在实时成像和生物无创监测等方面有着显著优势，目前荧光探针已成为实现内源性物种检测和成像、成像引导诊断以及治疗的强大化学工具。在过去的十年中，许多课题组基于小分子或纳米颗粒的设计出来的荧光探针能够实现各种应用需求。荧光团作为荧光探针中不可或缺的核心元素，在很大程度上可以决定探针的性能。它们的大多数结构中都含有游离的羟基或氨基，这些基团可以作为优良的光学可调部分，被分子识别单元取代来调节荧光信号。然而，仍有许多优秀的荧光团，如卟啉、花菁、硅酞菁和萘酰亚胺衍生物等，它们通常缺乏光学可调节的位点来猝灭自身的荧光，这使得它们常常被用作生物应用的荧光标记、指示剂或诊疗剂，而不是设计分析物激活的荧光探针的通用平台。因此，设计一个通用平台来制备基于后一类荧光团的可激活探针用于体内应用的策略是具有相当有意义的。众所周知，手术切除目前是癌症患者原位切除肿瘤的首选方法。但是在某些情况下，由于医生在手术过程中很难精确区分肿瘤位置和正常组织的边界，术后仍然存在较高的癌症复发率。在一定程度上，荧光成像引导手术可以很好地识别肿瘤位置和正常组织边界。特别是一些在肿瘤中过表达的生物标志物可用于激活荧光探针，从而实现信号从"关"到"开"状态的转换。这将大大增加肿瘤与正常组织的对比度。此外，快速的荧光响应也有利于在手术时对肿瘤部位进行实时成像。因此，有效的快速响应的可激活荧光成像也有助于医生在手术过程中的精确检查。解决方案： 在这项研究中，作者考虑到上述这些问题，于是试图设计一个通用平台来设计基于荧光团的可激活探针，用于体内成像和由成像引导的手术切除。幸运的是，他们在研究过程中发现羟基扁桃酸是一个相当优秀且有用的平台，该平台包含三个修饰位点。他们以羧酸酯酶（CE）为模型靶标触发酯的识别部分，二茂铁为猝灭剂，二苯并噻嗪氯化物（NBS）为荧光团，设计了两种可激活的近红外荧光探针NBS-Fe-CE和NBS-C-Fe-CE（图1）。正如预期那样，这两种探针都可以通过CE成功触发，并迅速响应，随后通过1，6 -重排-消除释放猝灭剂，光诱导电子转移（PET）效应消失，接着在近红外区域产生激发和发射带的NBS OH-OH，证明二茂铁可以成功用作猝灭剂来阻断该平台中的荧光（图2，图3）。此外，NBS-Fe-CE可以区分肝癌细胞和正常肝细胞的CE水平，进行活体成像并指导肿瘤切除。总而言之，这一具体案例表明，该通用平台可用于生物医学应用中按需设计各种功能可激活探针。![]()
图1：设计了以CE、NBS-OH-CE、NBS-B-CE和NBS-N-CE为对照探针和催化产物( NBS-OH-OH)的NBS-Fe-CE和NBS-C-Fe-CE的结构。
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图 2：NBS-Fe-CE 的体外特性；（A）在存在和不存在 CE （10.0 U/mL）的情况下，NBS-Fe-CE（10 μM） 的荧光变化随反应时间的变化图；（B）在 37 oC 下 0.5 h NBS-Fe-CE （10 μM） 和 CE 浓度 （0-3.0 U/mL） 荧光强度之间的线性关系；（C）NBS-Fe-CE 对 CE 和其他酶的荧光反应；（D）NBS-Fe-CE （10 μM）与 CE（10.0 U/mL）对 BNPP（1和10 μM）的荧光变化；（E）和（F）不同系统的 HPLC 分析，包括 NBS-Fe-CE、NBS-Fe-CE 与 CE、NBS-OH-CE、NBS-OH-CE 和 NBS-OH-OH（波长：650 nm）。
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图 3：NBS-C-Fe-CE 和 NP-CE 的体外特性；（A）NBS-C-Fe-CE 与CE反应的机理；（B）NBS-C-Fe-CE（10 μM）与 CE（10.0 U/mL）反应前后的荧光反应；（C）NBS-C-Fe-CE（10 μM）与CE（10.0 U/mL） 对 BNPP（1和10 μM）的荧光变化；（D）NP-CE与CE反应的机理；NP-CE（10 μM）与 CE（10.0 U/mL） 反应 15 分钟前后的吸收（E）和荧光光谱（F）（λex = 420 nm）。
结论：综上所述，作者开发了一种通用的策略，该策略提供了一个平台，用来设计可激活的探针用于生物分析物的传感和成像。该荧光平台包含一个4 -羟基苯甲醇和一个羧基。这些位点可以分别用于连接刺激识别部分，猝灭剂和荧光团。在被触发后，猝灭剂可以伴随着1，6-重排-消除而释放，猝灭剂与荧光团之间的猝灭效应可以消失，从而恢复荧光信号。基于这一概念，作者以CE识别的酯、NIR光吸收和发射的二苯并噻嗪盐酸盐为荧光团，二茂铁为猝灭剂，制备了两种可激活的荧光探针NBS-Fe-CE和NBS-C-Fe-CE。NBS-Fe-CE具有稳定性高、灵敏度高、选择性好和响应迅速等特点，它可以成功区分肝肿瘤细胞和正常肝细胞，且NBS-Fe-CE的近红外荧光发射可对多细胞球体和皮下肿瘤中的CE进行成像。利用NBS-Fe-CE的上述优良特性，通过非侵入性的近红外荧光成像，作者成功地对原位肝肿瘤进行成像并指导其切除。通过此案例，该通用平台可以进一步扩展到一系列刺激识别单元和各种荧光团，以开发用于生物医学应用的多功能可激活探针。参考文献：Wu X. et al.
Rational Design of an Activatable Near-Infrared Fluorogenic Platform for In
Vivo Orthotopic Tumor Imaging and Resection. J. Am. Chem. Soc. 2024. DOI:
10.1002/anie.202416877.
