湖南師范曾松軍教授和香港理工郝建華教授iScience：內源性H2S激活的銀-雞蛋白螯合物納米探針用于結腸癌的智能NIR-II光學診斷

【引言】

結腸癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一,已經成為嚴重危害人類生命健康、制約社會經濟發展的一類重大疾病。目前，針對結腸癌比較有效的診斷和治療手段主要包括腸鏡檢查，外科手術，和癌胚抗原測定等。然而，所有這些傳統方法仍然具有不可避免的缺點，如需要豐富的醫療經驗，檢測靈敏性低等。因此亟需開發具有高靈敏性、高特異性的非侵入性早期診斷技術用于結腸癌的檢測。

由于結腸癌內高表達的胱硫醚-β-合酶和胱硫醚-γ-裂解酶會產生大量的硫化氫（H₂S），相對于其他腫瘤的微環境，如弱酸性、低氧、高表達的谷胱甘肽（GSH）和雙氧水等，結腸癌內高濃度的內源性H₂S是其特有的腫瘤微環境之一。因此，利用內源性H₂S作為智能探針的開關，能有效提高結腸癌的診斷效果。

【成果簡介】

近日，湖南師范大學曾松軍教授和香港理工大學郝建華教授團隊利用銀-雞蛋白螯合物（Ag-CEW）和內源性H₂S原位硫化生成具有近紅外二區（NIR-II）發射的硫化銀量子點的原理，開發了一種內源性H₂S激活的結腸癌智能診斷納米探針，用于結腸癌的高靈敏性、高特異性診斷。這為實現結腸癌的早期非侵入性高靈敏診斷邁出了重要一步。該成果以題為"Endogenous H₂S-Triggered In Situ?Synthesis of NIR-II-Emitting Nanoprobe for In Vivo?Intelligently Lighting Up Colorectal Cancer"發表在Cell出版社下的iScience期刊上。

【圖文導讀】

圖1. Ag-CEW螯合物探針的合成以及Ag-CEW螯合物探針用于結腸癌的高特異性、高靈敏性的NIR-II光學檢測示意圖

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圖2. Ag₂S-CEW量子點的微結構和晶相表征

?(A）Ag-CEW與Na₂S原位化學反應形成Ag₂S QD的示意圖；

（B）Ag₂S-CEW 量子點的TEM圖像；

（C）Ag₂S-CEW 量子點的高分辨TEM圖像；

（D）Ag₂S-CEW 量子點的XRD圖譜；

（E）Ag₂S-CEW 量子點的XPS光譜；

（F）Ag（3d）的高分辨率XPS光譜；

（G）S（2p）的相應高分辨率XPS光譜。

圖3. 硫化后Ag-CEW螯合物的NIR-II發光性質研究

（A）S^2-觸發的Ag-CEW溶液的NIR-II發光圖；

（B）在808 nm激光激發下, S^2-濃度依賴的Ag-CEW溶液的NIR-II發射光譜；

（C）對應的體外NIR-II光學成像；

（D）不同電解質和生物分子處理的Ag-CEW溶液的NIR-II光學信號強度；

（E）Ag₂S-CEW QDs分別在血清，血液，磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）和水中的光穩定性曲線；

（F）Ag₂S-CEW QDs分別在血清，血液，磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）和水中的NIR-II光穩定性成像。

圖4. 原位內源性H₂S激活的Ag-CEW螯合物用于結腸癌的特異性NIR-II光學診斷

（A）結腸癌（HCT116）荷瘤小鼠的NIR-II成像；

（B）肺癌（A549）荷瘤小鼠的NIR-II成像；

（C）腫瘤區域的平均NIR-II光學信號強度變化。

【結論與展望】

本文報道了一種原位內源性H₂S激活的NIR-II發射的Ag-CEW納米探針，用于結腸癌的智能光學診斷。我們設計的Ag-CEW螯合物在硫化后具有優異的NIR-II發射（1090 nm），并且具有高的光穩定性。由于其內源性H₂S激活特性，該探針能實現結腸癌的高特異性檢測，并能完全清除來自肝、脾等RES系統的非特異性干擾信號，能有效提高結腸癌的檢測靈敏性。該研究為早期結腸癌的高靈敏、高特異性診斷提供了新的可激活型NIR-II光學探針。

文獻鏈接：Zhiming Deng, Mingyang Jiang, Youbin Li, Hongrong Liu, Songjun Zeng, Jianhua Hao, Endogenous H₂S-Triggered?In Situ?Synthesis of ?NIR-II-Emitting Nanoprobe for In Vivo?Intelligently Lighting Up Colorectal Cancer.?(iScience, 2019, 17, 217-224.)

本文由湖南師范大學曾松軍教授團隊供稿。