可激活光学探针Hcy-APN：糖尿病及其并发症中APN活性的无创检测新策略

本研究针对糖尿病及其并发症中氨基肽酶N（APN）活性检测的临床需求，开发了一种基于半花菁结构的双模态探针Hcy-APN。该探针通过APN特异性切割触发分子内电荷转移（ICT）效应，实现荧光/光声（PA）信号增强，在溶液、细胞及活体层面验证了其高灵敏度（检测深度达0.6 cm）和低毒性，并在糖尿病卵巢功能障碍患者血清中显示出显著信号差异，为糖尿病并发症的无创诊断提供了新型工具。

　　

糖尿病作为全球性健康危机，其并发症如卵巢功能障碍严重影响患者生活质量。当前临床面临两大挑战：一是缺乏能动态监测糖尿病相关酶活性的无创手段，二是现有检测技术对深部组织APN活性的敏感性不足。氨基肽酶N（APN）作为参与糖尿病病理过程的关键金属蛋白酶，其活性变化与并发症进展密切相关，但传统检测方法存在交叉干扰大、组织穿透性差等局限。

无锡市科技发展基金等机构支持的研究团队在《Analytica Chimica Acta》发表论文，报道了可激活光学探针Hcy-APN的开发与应用。该研究通过将半花菁荧光团与APN特异性识别肽段偶联，构建了"沉默式"探针——仅在APN切割后暴露出氨基，触发分子内电荷转移（ICT）效应，同步增强荧光和光声信号。关键技术包括：1）重组人APN体外活性检测体系；2）糖尿病小鼠模型活体成像；3）临床血清样本荧光分析（含卵巢功能障碍患者队列）。

材料与方法
研究采用固相合成法制备Hcy-APN，通过高效液相色谱（HPLC）纯化。体外实验使用96孔板检测不同浓度APN的PA信号响应，并测试了10种常见生物酶的交叉反应性。采用IVIS光谱系统进行细胞成像，MSOT小动物成像系统实现0.6 cm深度的组织检测。临床样本来自20例糖尿病患者（含10例卵巢功能障碍）和10例健康对照。

检测APN活性
体外实验显示PA信号强度与APN浓度呈线性相关（R²>0.99），且对组织蛋白酶B等干扰物具有>90%的选择性。探针在PBS中48小时内信号衰减<5%，证实其稳定性。

细胞与活体成像
3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐（MTT）实验表明探针在100 μM浓度下细胞存活率>95%。糖尿病小鼠模型显示胰腺区域PA信号较正常组增强3.2倍，与免疫组化APN表达水平一致。

临床样本验证
卵巢功能障碍患者血清荧光强度较普通糖尿病患者高2.8倍（p<0.01），且与空腹血糖水平正相关（r=0.76），提示APN可能参与糖尿病性卵巢损伤机制。

该研究首次实现APN活性的双模态动态监测，其突破性体现在三方面：1）0.6 cm的检测深度克服了传统荧光技术的组织穿透限制；2）ICT机制设计使检测限低至0.1 U/mL；3）临床样本验证为糖尿病卵巢并发症提供了新型生物标志物。未来研究需扩大样本量验证探针的临床转化价值，并探索APN在糖尿病多器官损伤中的分子机制。探针的模块化设计思路也为其他疾病相关蛋白酶的检测提供了技术范式。