文章信息
关键词：
生物标志物，荧光探针，原位精确成像，自固定
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原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smo.20240031
文章简介
自固定荧光探针可选择性识别病变组织，同时提高其在病灶部位的滞留和富集效率，克服了小分子荧光探针从目标区域的快速清除的问题，实现精准的高保真荧光成像。本文总结了自固定荧光探针在活体内原位精准成像的最新进展。
荧光成像具有非侵入性、高灵敏度、高时空分辨率等优点，实现了体内生理和病理信息的无创获取，为疾病早诊、病理研究以及药物疗效与药代动力学评价提供了有效的工具。尽管目前大多数小分子荧光探针能够在特定生物标志物存在时产生高对比度的荧光信号，使得荧光探针在分子诊断，尤其是肿瘤诊断方面具有很高的吸引力。但是生物体是复杂且高度动态的生理系统，使得小分子探针呈现高度动态的代谢行为，导致其从目标区域快速清除。因此，小分子荧光探针仍面临着疾病区域信号强度低和正常组织内非特异性信号的干扰，严重损害了其精确成像的应用潜力。因此，能够选择性识别病变组织，同时具有良好的病灶部位滞留和富集效率对于分子诊断至关重要。
生物大分子偶联和功能标记是研究生理事件和代谢组学不可缺少的手段，针对生物大分子的活性基团所设计的功能化手柄，使各种功能分子（如荧光团，生物素和活性抑制剂）的共价标记成为可能。值得注意的是，与高度动态的小分子荧光探针不同，生物大分子（如蛋白质和核酸）可长时间存在于特定的细胞环境内以发挥其独特的生理功能。由于其较慢的清除速率，对生物大分子共价标记能够改善小分子探针所表现出的高动态行为，这有助于克服其从目标区快速扩散的短板。因此，具有生物大分子标记功能的荧光探针（自固定荧光探针）可在疾病组织中长时间滞留和有效积累，从而实现具有极高保真度的原位荧光成像。目前，许多自固定荧光探针已被开发用于生物大分子的共价标记和精准荧光成像。这些独特的特征有助于克服小分子探针在体内表现出的高动态和快速清除行为所带来的挑战。
图1 用于活体内精确荧光成像的自固定荧光探针概述
本文综述了自固定荧光探针在活体内精准原位成像的最新进展，概述了荧光探针对生物大分子标记的作用机制和设计理念。通过一些代表性的自固定荧光探针实例，理性地分析和讨论了这些荧光探针的设计策略以及在生物标志物检测和生物成像中的关键应用。此外，讨论了此类探针用于体内成像的优势、前景和未来挑战，为活体内精准成像探针的发展提供一个全面的视角，促进其在生物成像领域的快速发展。
以上研究论文以“Recent advances in self‐immobilizing fluorescent probes for in vivo imaging”为题发表于 Smart Molecules 期刊，论文第一作者为河北大学张勇副教授，通讯作者为北京工业大学苏冬冬教授。
通讯作者
苏冬冬，北京工业大学，化学与生命科学学院，教授，博士生导师。北京市自主认定青年人才项目入选者，北京市特聘专家（2018）。任中国生物物理学会纳米生物学分会委员、中国医药生物技术协会生物医学成像技术分会委员。中国化学快报 Chinese Chemical Letters 青年编委，Chemical & Biomedical Imaging 青年顾问委员（Early Career Advisory Board）。主要从事新型生物材料（小分子、纳米探针）的设计，开展多模态跨尺度生物医学成像以实现疾病的早期诊断研究，为疾病早期诊断和早期治疗提供新的分析方法。以第一/通讯作者发表 SCI 论文 40 余篇，包括 J. Am. Chem. Soc., JACS Au, Chem, Chem. Sci., Anal. Chem.等。应邀为化学领域内 Chem. Soc. Rev., TrAC-Trend Anal.Chem.等期刊撰写研究工作的综述文章，1 部英文专著章节。先后主持国家自然科学基金青年、面上项目，北京市教委科研计划科技重点项目，参与国家自然科学基金联合基金项目及国家重点研发计划纳米前沿重点专项。
个人主页链接：
https://yanzhao.bjut.edu.cn/info/1431/14770.htm
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期刊简介
Smart Molecules
Smart Molecules是由大连理工大学携手Wiley出版集团共同创建的全新开放获取型学术期刊。定位于交叉研究领域，旨在报道对环境刺激表现出智能响应的分子系统。着重报道在化学、物理、材料、工程、生物、医学、生命与健康科学等相关领域的重要进展，将成为跨学科领域“智能工程”与“分子结构”相结合的重要平台，为应对全球性挑战提供科学的解决方案。
Smart Molecules期刊主要包含但不限于以下主题：外部刺激诱导的顺反式转换、开闭环结构转变、电子构型转换（如自旋跃迁、电子转移）；基于分子的功能性系统检测、传感、自愈功能；分子器件和机器；微纳米系统；分子设计；功能函数优化；智能制造等。
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