研究进展：近红外（NIR）荧光成像具有高灵敏度、高时空分辨率、非电离辐射和最小的自发荧光等优势，在肿瘤成像领域备受关注。迄今为止，多种NIR荧光团被开发，例如花菁染料、方胺、硼二吡咯甲烷和卟啉衍生物。然而，由于聚集引起的猝灭效应，使得上述荧光团在高浓度下荧光减弱，这极大地阻碍了它们进一步的体内成像应用。然而在生物体内，物质大部分处于高浓度的聚集态。因此，研究人员开发了聚集诱导发射类荧光团（AIEgens），以增强活体成像的效果。为了实现高质量的肿瘤成像效果，探针需要具备肿瘤细胞靶向的能力。通常的策略是利用受体靶向配体或生物标志物可切割接头修饰荧光团，从而增加它们在肿瘤中的特异性积累。然而，单靶向探针往往肿瘤靶向效率较低，且近年来开发的肿瘤实时成像的可激活AIEgens探针，其激活机制通常基于单一的聚集模式（即分子间聚集），使得探针的特异性与灵敏性较弱。解决方案：在该工作中，作者合理地设计了一种可激活探针Ala-Biotin-QMT。该探针由四个关键部分组成：（1）亮氨酸氨肽酶（LAP，肿瘤细胞中常见的过表达生物标志物）可切割的底物；（2）Cys残基和点击反应单元;（3）生物素单元，可用于靶向肿瘤细胞膜上上调的生物素受体;（4）用于提供NIR荧光的AIEgen。该探针的设计基于串联靶向和双重聚集的策略，可实现肿瘤的增强NIR荧光成像。该探针可通过配体-受体相互作用主动靶向膜生物素受体（首个靶向），有效地进入肿瘤细胞。而后，探针在细胞内将进行谷胱甘肽还原和LAP切割，形成反应性中间体（第二个靶向）。该中间体将发生点击反应以产生环状二聚体（首个聚集），其自发组装成纳米颗粒产物（第二次聚集），从而“打开”“双AIE”荧光信号（图1）。通过这种串联靶向和双重聚集过程，探针在癌细胞中积累增强并实现荧光“开启”。![]()
图1：探针串联靶向和双重聚集示意图。
高效液相色谱、透射电子显微镜（TEM）和荧光光谱测试结果表明，在LAP存在下，Ala-Biotin-QMT经历了双重聚集，可有效地“开启”荧光（14.8倍）。细胞成像结果验证了Ala-Biotin-QMT的串联靶向和双重聚集能够对HepG2细胞进行特异性和灵敏的NIR荧光成像，且成功应用于活体小鼠HepG2肿瘤的增强NIR荧光成像（图2）。
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图2：（a）探针不同条件下的荧光成像图：HepG2细胞；生物素预处理的HepG2细胞；LAP抑制剂预处理的HepG2细胞；生物素和LAP抑制剂同时预处理的HepG2细胞；L02肝细胞；（b）探针在近红外通道内的荧光成像强度柱状图；（c）HepG2细胞与探针孵育4小时后的TEM图。
结论：综上所述，该工作提出并设计了一种串联靶向和双重聚集特征的可激活NIR-AIEgen探针，该探针可实现癌细胞中的增强积累和荧光“开启”，从而在体内对生物素受体和LAP过表达的肿瘤进行高选择性及高灵敏度的成像。该探针在临床癌症检测和诊断上具有巨大的应用潜力。参考文献：Wenjun Zhan and Gaolin Liang et al. Tandem
Targeting and Dual Aggregation of an AIEgen for Enhanced Near-Infrared
Fluorescence Imaging of Tumors. J. Am. Chem. Soc. 2024, DOI:
10.1021/jacs.4c10606.
