稀土上转换发光纳米探针在亚硫酸氢盐检测及药物性肝损伤成像中的应用研究

针对生物体内亚硫酸氢盐(HSO3?)异常引发疾病的关键问题，研究人员开发了近红外激发的UCNP@PEG@HAM纳米探针，通过稀土上转换发光(UCL)技术实现0.652 μM高灵敏度检测，成功应用于小鼠肝损伤模型活体成像，为药物肝毒性评估提供新工具。

　　

在生命科学领域，亚硫酸氢盐(HSO₃^?)作为二氧化硫(SO₂)的代谢产物，其浓度失衡与呼吸系统疾病、心血管疾病甚至癌症密切相关。然而传统检测方法存在设备复杂、无法活体应用等瓶颈，特别是对药物性肝损伤的动态监测更缺乏有效手段。这一科学难题亟待突破性解决方案。

来自中国的研究团队在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》发表创新成果，通过将HSO₃^?敏感染料(HAM)与上转换纳米颗粒(UCNP)结合，构建出近红外激发的UCNP@PEG@HAM纳米探针。该探针利用稀土元素的独特能级跃迁(²H_11/2→⁴I_15/2)，在980 nm激发下实现抗斯托克斯发光，兼具0.652 μM超高灵敏度、优异光稳定性和组织穿透能力。

研究采用三大关键技术：1）两亲性共聚物DSPE-PEG₂₀₀₀-NH₂介导的纳米颗粒表面修饰；2）基于分子内电荷转移(ICT)效应的探针设计；3）小鼠肝损伤模型的活体荧光成像验证。

【合成与设计】
通过醋酸酐介导的缩合反应合成HAM探针，其724 nm吸收峰与UCNP的540 nm发射峰形成有效荧光共振能量转移(FRET)体系。DLS测试显示UCNP@PEG@HAM水合粒径为62.3 nm，Zeta电位+15.4 mV，适合生物应用。

【检测性能】
在PBS缓冲体系中，探针对HSO₃^?响应时间<2分钟，选择性系数达38.6（相较于其他活性硫物种）。机理研究表明，HSO₃^?对苯并噻唑盐的亲核攻击导致π共轭断裂，使ICT效应减弱，荧光强度降低76%。

【活体应用】
构建对乙酰氨基酚诱导的小鼠肝损伤模型，尾静脉注射探针后，损伤组肝脏在60分钟内出现显著UCL信号（较对照组强4.8倍）。值得注意的是，在N-乙酰半胱氨酸治疗组观察到信号减弱51%，证实其可评估肝损伤修复进程。

该研究突破传统探针的组织穿透限制，首次实现HSO₃^?的动态活体监测，为药物肝毒性预警提供可视化工具。未来可通过调控稀土离子掺杂比例（如Yb³⁺/Er³⁺），进一步优化探针的多色成像能力，推动其在精准医疗中的应用。