近红外激发纳米探针用于亚硫酸氢盐高灵敏检测及肝脏损伤活体成像研究

为解决亚硫酸氢盐(HSO3?)异常水平检测难题，研究人员开发了UCNP@PEG@HAM纳米探针，通过近红外激发实现短响应时间、高灵敏度(LOD=0.652 μM)和良好选择性的上转换发光响应，成功应用于小鼠肝脏损伤模型的活体荧光成像，为药物肝损伤评估提供新型工具。

　　在生物体内，亚硫酸氢盐(HSO₃^?)和亚硫酸盐(SO₃^2?)作为抗氧化剂，对心血管功能和血压调节至关重要，但异常水平会导致呼吸疾病、心血管疾病甚至癌症。然而，现有检测方法如色谱法和电化学法存在设备昂贵、操作复杂等局限，尤其缺乏能在活体内实时监测的工具，这限制了疾病诊断和药物开发。荧光探针虽具高灵敏度优势，但多数仅适用于体外，无法满足活体检测所需的组织穿透性、低背景荧光和低光损伤要求。因此，开发一种近红外激发的上转换纳米探针，成为解决这一难题的关键突破点。

研究人员设计并验证了一种新型纳米探针UCNP@PEG@HAM。该探针基于稀土上转换纳米颗粒(UCNP)的独特光学特性（如反斯托克斯发光、深组织穿透），结合有机荧光染料HAM的特异性识别能力。关键技术方法包括：（1）合成UCNP并利用两亲性共聚物DSPE-PEG₂₀₀₀-NH₂进行表面修饰，形成UCNP@PEG；（2）组装HSO₃^?敏感染料HAM，构建UCNP@PEG@HAM纳米探针；（3）通过980 nm近红外光激发，实现上转换发光响应；（4）体外灵敏度测试和小鼠肝脏损伤模型的活体成像实验（样本来源：小鼠肝组织）。

研究结果基于各章节内容归纳如下：

• Synthesis of probe HAM：探针HAM通过化合物a和b在醋酸酐中反应合成，经柱层析纯化，证实其结构基于呫吨(xanthene)和苯并噻唑盐(benzothiazole salts)的π-π共轭体系，形成强分子内电荷转移(ICT)效应。
• Design of the nanoprobe UCNP@PEG@HAM：纳米探针设计利用HAM的ICT效应（吸收峰724 nm，发射峰762 nm），HSO₃^?通过亲核攻击中断共轭，导致荧光猝灭；UCNP的铒离子(Er³⁺)能级跃迁（²H_11/2 → ⁴I_15/2）实现近红外激发上转换发光。
• Conclusions：UCNP@PEG@HAM具备短响应时间、高灵敏度（检测限LOD=0.652 μM）和良好选择性，成功应用于小鼠外源性HSO₃^?检测和肝损伤模型成像，验证了其在活体监测和药物肝损伤快速评估中的实用性。

研究结论强调，UCNP@PEG@HAM纳米探针不仅克服了传统方法的局限，实现了HSO₃^?的高效体内检测，还为肝脏疾病诊断和药物安全性提供了创新工具。其意义在于：通过近红外激发减少组织损伤，提升成像深度；高灵敏度支持早期疾病筛查；简单策略可评估合成药物的肝毒性风险，推动精准医疗发展。论文发表在《Soil Security》，为生物医学检测领域贡献了新视角。