基于BODIPY-呫吨杂化体的比率型光声探针实现肿瘤内过氧亚硝酸盐的高分辨成像

针对肿瘤中过氧亚硝酸盐（ONOO?）动态监测的难题，研究人员设计了一种基于BODIPY-呫吨杂化骨架的比率型光声（PA）探针BXOS4。该探针兼具高选择性和肿瘤靶向能力，通过三维PA成像技术实现了小鼠肿瘤内ONOO?分布的微米级分辨率可视化，为癌症病理机制研究和诊疗开发提供了新工具。

　　

过氧亚硝酸盐（ONOO^?）作为活性氮物种（RNS）的核心成员，在癌症发生发展中扮演着双面角色：生理浓度下参与免疫防御，过量时则引发脂质、核酸和蛋白质损伤，与肿瘤进展密切相关。然而，现有荧光探针因发射波长多低于800 nm，面临组织穿透浅和自发荧光干扰的瓶颈，而传统单通道光声（PA）探针又易受内源性背景信号影响。如何实现肿瘤内ONOO^?的高精度动态成像，成为癌症研究领域亟待突破的技术难题。

南京大学的研究团队创新性地将BODIPY（氟硼二吡咯）与呫吨骨架杂化，构建了系列比率型PA探针BX_OS1-4。其中，修饰生物素-聚乙二醇（PEG）链的BX_OS4展现出优异的水溶性和肿瘤靶向性。通过三维PA成像系统，团队首次实现了活体小鼠肿瘤内ONOO^?分布的微米级分辨率可视化，相关成果发表于《Sensors and Actuators B: Chemical》。

关键技术方法
研究采用BODIPY-呫吨杂化骨架作为PA信号单元，在呫喃6位引入硼酸酯作为ONOO^?特异性响应基团；通过点击化学反应连接PEG-生物素链增强探针靶向性；利用双通道（PA₆₈₀/PA₇₅₀）比率型检测消除背景干扰；采用三维PA断层扫描技术对荷瘤小鼠进行活体成像。

研究结果

Synthesis of compound BX_OS3 and BX_OS4
通过铜催化叠氮-炔环加成反应（CuAAC）将N₃-PEG或N₃-PEG-生物素与BODIPY中间体缀合，成功构建水溶性探针BX_OS4，其分子量分布通过MALDI-TOF质谱验证。

Results and Discussions
探针在pH 6.0-10.0范围内保持稳定，对ONOO^?的检测限达纳摩尔级。激光照射实验表明BX_OS4具有优异的光稳定性，且不受谷胱甘肽（GSH）等生物硫醇干扰。肿瘤模型PA成像显示，BX_OS4组信号强度较对照组提升3.2倍，证实其卓越的肿瘤富集能力。

Conclusions
该研究不仅提供了首个基于小分子的ONOO^?比率型PA探针设计范式，更通过BODIPY-呫吨杂化骨架的电子结构调控，实现了响应前后光谱无串扰的双通道检测。这种"一体化"分子设计策略克服了纳米探针易泄漏的缺陷，为肿瘤氧化应激研究提供了高时空分辨率的可视化工具。

意义与展望
这项工作突破了传统荧光成像的穿透深度限制，通过分子内电子结构精准调控解决了比率型PA探针的设计难题。未来通过优化探针代谢特性，有望进一步推动癌症早期诊断和靶向治疗评估的技术革新。