基于三重态-三重态湮灭上转换纳米探针的病毒性肺炎小鼠模型一氧化氮原位实时监测新策略

为解决活体内一氧化氮(NO)实时监测难题，哈尔滨医科大学团队开发了近红外-可见光三重态-三重态湮灭上转换(TTA-UC)纳米探针。该探针通过IR780-红荧烯能量转移体系和NO响应性Bodipy染料，在SARS-CoV-2刺突蛋白诱导的小鼠肺部感染模型中实现NO动态可视化监测，为早期肺部感染诊断提供新工具。

　　

在生物医学领域，一氧化氮(NO)作为关键的信号分子，其浓度波动与肺部疾病进展密切相关。然而，NO极短的半衰期和易氧化特性使其在体检测成为重大挑战。传统荧光探针因紫外/可见光激发产生的高背景噪声，以及有机荧光团斯托克斯位移小的缺陷，难以实现精准监测。更棘手的是，分子氧对三重态能量的淬灭效应严重制约了三重态-三重态湮灭上转换(TTA-UC)技术的应用。

哈尔滨医科大学第四附属医院的研究团队在《Journal of Luminescence》发表突破性研究，他们巧妙构建了近红外(NIR)激发的TTA-UC纳米探针系统。该团队采用近红外花菁染料IR780作为能量供体，红荧烯(rubrene)作为受体，通过两亲性聚合物F127封装形成纳米胶束，不仅解决了氧淬灭问题，还整合了NO特异性响应元件BodipyNO染料。在SARS-CoV-2刺突蛋白(SP)诱导的假型小鼠肺部病毒感染模型中，该探针成功实现长达数周的NO动态可视化监测，其近红外激发特性有效规避了组织自发荧光干扰。

研究主要采用三重态能量转移调控、纳米胶束封装和活体荧光成像三大关键技术。通过稳态/瞬态荧光光谱分析验证能量转移效率，利用透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)表征纳米颗粒形貌，并在BALB/c小鼠模型中建立SP诱导的肺部感染队列进行验证。

【IR780-rubrene TTA-UC系统构建】

光谱分析显示，碘化IR780的系间窜越量子产率提升至84%，与红荧烯形成理想的能级匹配（ΔE_T=0.15 eV）。F127胶束使TTA-UC量子产率提高3.2倍，在808 nm激发下产生563 nm上转换发射，抗氧稳定性延长至72小时。

【NO响应机制】

BodipyNO通过竞争吸收和荧光共振能量转移(FRET)双重机制淬灭上转换荧光，其检测限达74 nM。在SP刺激下，小鼠肺泡巨噬细胞产生的NO使荧光恢复率与感染程度呈正相关（R²=0.93）。

【活体应用】

肺部原位注射纳米探针后，上转换信号强度与病理评分高度一致（p<0.01），较ELISA法提前48小时检测到感染迹象。纳米探针在肺组织滞留时间超过96小时，未引发显著炎症反应。

该研究开创性地将NIR-to-Vis TTA-UC技术应用于NO动态监测，其优势体现在：1）808 nm激发深度穿透肺组织（>5 mm）；2）>120 nm的反斯托克斯位移消除散射光干扰；3）聚合物封装实现"氧屏障"效应。这不仅为病毒性肺炎的早期诊断提供新范式，更为其他气体信号分子的活体研究开辟了技术路径。作者特别指出，该平台的模块化设计可通过替换响应单元拓展至ROS、CO等分子检测，具有广阔的临床转化前景。