基于NQO1酶和Fenton样反应协同放大的肿瘤特异性激活型NIR/MR双模态成像探针研究

本文报道了一种创新性的肿瘤特异性激活型近红外荧光（NIRF）/磁共振（MR）双模态成像策略。研究者通过NAD(P)H醌氧化还原酶1（NQO1）响应型荧光探针NCy与羟基自由基（·OH）响应型超顺磁性氧化铁纳米颗粒（DHBC-NP）的协同作用，构建了双向增强的正反馈循环系统：NCy被肿瘤高表达的NQO1激活后产生H2O2，经Fenton样反应转化为·OH促进DHBC-NP交联聚集增强T2加权MR信号；同时·OH通过Nrf2调控通路上调NQO1表达，进一步强化NIRF信号。该策略在肝癌模型中实现了21.5倍NIRF和1.8倍MR的信背比提升，并能检测2mm微小肿瘤。

　　设计与表征NCy和DHBC-NP的激活特性
研究团队设计合成了NQO1响应型荧光探针NCy和·OH响应型生物正交交联纳米颗粒DHBC-NP。NCy在NQO1作用下发生特异性裂解，荧光恢复率与酶浓度正相关；DHBC-NP通过Fenton样反应将H₂O₂转化为·OH后，触发CBT-Cys生物正交交联形成大尺寸聚集体，使横向弛豫率（r₂）从16.86提升至41.86 s^-1mM^-1。三维共聚焦显微镜直接观测到交联聚集体的动态形成过程。

·OH与NQO1信号放大机制研究
在NQO1高表达的HepG2细胞中，NCy激活产生的H₂O₂经DHBC-NP催化生成·OH，后者通过Nrf2通路反馈上调NQO1表达。Western blot和免疫荧光显示共处理组NQO1表达量较单用NCy组显著提高（p<0.0001），羟基苯基荧光素（HPF）检测证实·OH水平增加2.4倍。这种双向放大效应在NQO1低表达的HUVEC细胞中未出现。

信号放大驱动的双模态成像增强
细胞实验显示，NCy+DHBC-NP共处理使HepG2细胞的荧光强度提升3.2倍，T₂信号增强2.1倍。电镜观察到直径200-500nm的交联聚集体。在4T1耳瘤模型中，活体成像证实·OH驱动的交联聚集特异性发生在肿瘤部位。

肿瘤模型中的成像验证
HepG2皮下瘤模型显示，双探针联用使近红外荧光信背比达21.5倍，维持72小时以上；MR成像信号持续增强48小时。组织分析证实肿瘤部位NQO1表达量提升2.8倍，并检测到特征性纳米聚集体。在肝癌原位模型中，该策略成功识别直径2mm的微小病灶，病理切片验证了肿瘤特异性激活特性。

创新价值与临床意义
该研究突破传统"always-on"探针局限，通过建立NQO1-·OH正反馈环路，实现双模态信号的协同放大。相比单模成像，信噪比提升达一个数量级，为早期微小肿瘤检测和术中导航提供了新工具。机制上揭示了氧化应激（Nrf2）通路与分子影像的交叉调控，为智能探针设计开辟了新范式。