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用于开发成像蒽环类抗生素的红外纳米传感器的化学计量学方法

DOI：10.1021/acs.biochem.8b00926 期刊：Biochemistry 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 在生物环境中生成、识别和验证用于成像分子靶点的光学探针仍是一项挑战。利用单壁碳纳米管固有近红外荧光特性的合成分子识别方法，为组织中长期生化成像提供了有前景的途径。然而，要生成能选择性成像分子靶点的纳米传感器，需要采用启发式方法。在此，我们提出一个化学计量学平台，可快速筛选候选单壁碳纳米管纳米传感器库对生化分析物的响应，量化其对维生素、神经递质和化疗药物等小分子的荧光反应。我们进一步证明该方法可用于识别能选择性调节候选纳米管固有近红外荧光的生化分析物。通过化学计量分析，不仅能鉴定出纳米传感器-分析物"有效组合"，还能确定最适合转化为生物成像的纳米传感器荧光信号模式（如波长偏移）。运用此方法，我们鉴定并表征了一种针对化疗药物蒽环类阿霉素的纳米传感器——该传感器能产生高达17纳米的荧光红移，检测限达8微摩尔，与治疗给药时常见的阿霉素峰值循环浓度相当。我们证明了该纳米传感器对常与阿霉素联用的化疗药物达卡巴嗪具有选择性。最后，通过将纳米传感器植入小鼠后肢并测量其对外源阿霉素给药的响应，我们证实了该纳米传感器在肌肉组织成像中的组织相容性。这些结果推动了化学计量学方法在纳米传感器研发中的应用，可用于长期监测药物在组织中的分布及实时追踪药物蓄积过程。
作者： Jackson Travis Del Bonis-O'Donnell，Rebecca L. Pinals，Sanghwa Jeong，Ami Thakrar，Russ D. Wolfinger，Markita P. Landry
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发红外纳米传感器，利用化学计量学方法对蒽环类药物进行成像，以快速筛选和鉴定纳米传感器-分析物配对。

研究成果

该研究成功开发了一个化学计量学平台，用于快速筛选和鉴定对特定生化分析物（包括化疗药物阿霉素）有响应的单壁碳纳米管纳米传感器。所鉴定的纳米传感器表现出荧光红移现象，其检测限与阿霉素的治疗浓度相当，显示出在组织内成像药物分布和积累的潜力。

研究不足

该研究承认，由于需要采用启发式方法，为分子靶标生成选择性成像的纳米传感器存在挑战。单壁碳纳米管（SWNT）发射光谱的复杂性及其手性依赖的分子识别特性增加了筛选数据的维度，这可能使最佳纳米传感器-分析物对的识别变得复杂。

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