用于疾病精准成像的多价超分子荧光探针

用于疾病精准成像的多价超分子荧光探针

1. 研究背景

具有高信号背景比（SBR）的成像对疾病的早期诊断、*疗和预防至关重要。通常，探针经过尾静脉注射后，单核吞噬细胞系统（MPS）对探针的快速摄取导致它们在非靶组织中不希望的积聚。此外，这种快速的全身清除，再加上探针与血清蛋白的非特异性相互作用，缩短了循环半衰期，从而阻碍了它们有效地递送到病变部位，即使探针分子被靶向配体修饰，也阻碍了疾病的准确和高对比度成像。因此，开发规避MPS捕获的策略，从而增强探针分子在所需病变部位的积累，对于实现光学成像探针的临床转化至关重要。

分子自组装能够精细调节材料的纳米级形态、胶体大小和表面化学，这对探针与巨噬细胞的相互作用和随后的吞噬作用至关重要，因此，分子自组装被定位为一种有前景的技术，可以增强材料的体内运输。此外，通过疏水荧光团和互补亲水前体的自组装得到的超分子材料不仅提高了荧光团与水环境的相容性，而且大大减少了非辐射能量衰减，从而提高了荧光效率。因此，超分子探针的设计可以提供最佳体内运输和**光学性能的协同组合，促进高SBR成像。然而，将这些进展转化为临床仍然是一个挑战，主要归因于与生物系统连接时自组装过程的动态和可逆性。

2. 结果与讨论

通过花菁染料和β-环糊精（CDP）的多价分子自组装开发了一系列超分子荧光探针。受多价原理的启发，这是自然界高亲和力分子相互作用策略的标志，在染料结构中引入了多个疏水部分。这种设计促进了与CDP的多价主客体相互作用，从而产生了具有卓越体内稳定性的超分子探针。这些探针逃避MPS清除，并显示出与血清蛋白的最小相互作用，这归因于环糊精的表面羟基，它减少了表面正电荷并增强了表面极性。此外，由于有效地防止了染料分子聚集并保护了染料分子免受外部环境的影响，环糊精中染料的包封在水性环境中会产生明显的荧光。

实验表明，所设计的超分子探针具有**的体内稳定性、优良的光学特性和良好的转运特性，能够对各种SBR升高的疾病进行精确成像。这种方法的有效性在药物诱导的急性肾损伤（AKI）的早期检测以及在皮下和原位肿瘤模型中提供精确的成像和手术指导方面得到了验证。

图1. β-环糊精和花菁染料多价自组装形成的超分子探针的设计和工作机理

图2. 超分子探针的自组装、光学性质和体内生物分布

图3. 静脉注射后超分子探针的体内清除途径

DOI:10.1126/sciadv.adp8719