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基于石墨烯的隐写适体传感系统，用于信息计算、加密与隐藏、荧光传感及鱼类病原体的体内成像
摘要： 受生命体基于复杂分子相互作用的信息处理与通讯机制启发，研究人员已开发出多种人工（生物）化学系统用于分子信息处理、化学/生物传感及成像应用。然而，鲜少有研究能全面综合利用分子级系统（如DNA体系）的信息计算、编码与分子识别能力实现多功能应用。本研究构建了一种基于石墨烯的隐写适体传感系统，该系统利用DNA适体（以嗜水气单胞菌和迟缓爱德华氏菌结合适体为模型）的特异性分子识别与信息编码能力，以及氧化石墨烯（GO）的选择性吸附与荧光淬灭特性，实现了多重功能应用。尽管石墨烯-DNA体系已广泛应用于生物传感器与诊断领域，我们提出的石墨烯适体传感系统不仅能对鱼类病原体（嗜水气单胞菌和迟缓爱德华氏菌）进行荧光检测与活体成像，还可作为分子级逻辑计算系统——通过输入特定物质（分子或材料组合）产生物质层面或荧光（能量层面）变化的双重输出。更具创新性的是，该系统还能作为双重加密隐写系统：以病原体结合DNA适体为信息载体，GO为掩护层，采用双密钥机制（目标病原体作为公钥，DNA信息编码/解码密钥作为私钥）传递不同秘密信息。本研究不仅提供了快速检测鱼类病原体并进行活体成像的新型纳米生物传感方法，更开创了（生物）分子隐写技术的原型，这一分子信息技术的重要延伸方向，有望推动多功能分子级器件或机器的发展。
关键词： 适配体传感、隐写术、氧化石墨烯、DNA适配体、加密、鱼类病原体、体内成像、信息隐藏
更新于2025-11-21 11:24:58
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利用高亮度近红外BODIPY染料增强对C57Bl/6小鼠急性肝损伤炎症反应的活体光学成像
摘要： 利用一种超亮膜靶向BODIPY染料（BD）可实现全身活体成像的深度探测。该染料被用于追踪离体荧光标记中性粒细胞向深色皮毛C57BL/6小鼠损伤肝脏的归巢过程?；钐宄上裣低常↖VIS）数据显示：在荧光标记细胞体内给药2小时后，与使用金标准染料标记的中性粒细胞相比，接受BD染料标记中性粒细胞的小鼠显示出更强的信号强度和更高的信噪比。荧光激活细胞分选（FACS）证实BD无毒性，且作为卓越的细胞标记染料，为生物医学研究中常规使用的小鼠炎症精准深部器官活体成像开辟了新途径。其性能提升的根源在于分子结构特性，以及染料在细胞内独特的定位方式所引发的光学参数显著变化。
关键词： 体内成像、细胞分选、Bodipy（荧光染料）、肝脏、荧光
更新于2025-11-19 16:46:39
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Zn<sub>3</sub>Ga<sub>2</sub>Ge<sub>2</sub>O<sub>10</sub>:Cr<sup>3+</sup>均匀微球：无模板合成、可调带隙/陷阱深度及体内可充电近红外持久发光
摘要： 掺杂三价铬离子的锌镓锗酸盐近红外长余辉发光材料（发射波长约696纳米）因无需原位激发即可实现活体生物成像的优势而备受关注。然而，要制备出兼具高亮度、高分辨率及显著近红外长余辉特性的均匀球形颗粒仍具挑战性。本研究通过柠檬酸根离子（Cit3-）辅助的简易水热法，直接合成了Zn3Ga2Ge2O10:Cr3+（ZGGC）单分散球体，该材料展现出可重复充电的优异近红外持续发光性能。对照实验表明：Cit3-浓度、溶液pH值以及水热反应时长与温度对产物形貌演化具有决定性影响。通过系统研究ZnyGa2Ge2O10-δ:Cr3+（y=2.8,3.0,3.2）组分变化对晶体结构、带隙、陷阱深度及发光特性的影响，成功构建了包含基质晶格、Cr3+离子及电子陷阱的能量级示意图。研究发现带隙与导带底（CBM）受锌含量显著调控，而价带顶（VBM）则保持稳定。其中y=3.0样品因具有最深缺陷能级而呈现最优长余辉性能。经表面氨基功能化修饰的ZGGC-NH2球体不仅展现出卓越的近红外长余辉特性与低毒性，在无激发条件下兼具体外细胞成像与活体生物成像潜力。值得注意的是，该材料可通过红色LED外源激发实现体内持续发光信号的重复激活，证实其适用于长期活体成像应用。
关键词： 体内成像、近红外持久发光、导带最小值、单球体
更新于2025-09-23 15:23:52
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体内多光子显微镜检测到与皮肤伤口延迟愈合相关的纵向代谢变化
摘要： 慢性伤口因缺乏定量生物标志物而难以诊断和表征。无标记多光子显微镜作为一种有效的成像方式，通过FAD/(NADH+FAD)自体荧光的光学氧化还原比实现了细胞代谢变化的量化。然而，光学氧化还原比用于长期体内组织代谢监测的有效性尚未得到充分验证。本研究展示了如何利用多光子显微镜监测单个全层皮肤伤口在体内的代谢变化。三维光学氧化还原比图谱和NADH荧光寿命图像揭示了糖尿病小鼠与对照小鼠在伤口再上皮化过程中的差异。这些代谢变化与伤口边缘角质形成细胞增殖的短暂增加相关。我们的研究表明，高分辨率、非侵入性的自体荧光成像可在体内实施，且光学氧化还原比可作为伤口愈合受损的定量光学生物标志物。
关键词： 代谢、光学氧化还原比、自体荧光、多光子显微镜、体内成像、糖尿病、FAD、NADH、伤口愈合
更新于2025-09-23 15:23:52
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用于成像聚合物胶束肿瘤内分布与粒径依赖关系的多光谱光声断层扫描技术（MSOT）
摘要： 目的：本研究采用多光谱光声断层成像（MSOT）技术探究聚合物胶束的肿瘤内分布规律及粒径对生物分布和抗肿瘤疗效（ATE）的影响。材料与方法：使用两亲性嵌段共聚物聚乙二醇甲基醚-嵌段-聚（D,L-丙交酯）（PEG2000–PDLLAx）制备载多西他赛和/或光声剂的聚合物胶束（直径分别为22、48和124纳米）。通过尾静脉注射胶束后，利用MSOT成像和IVIS? Spectrum活体成像系统监测皮下荷4T1瘤小鼠。随后对比体内实验结果与离体共聚焦成像结果，进一步测定并比较三种胶束的抗肿瘤疗效。结果：发现MSOT成像能提供活体动物肿瘤内胶束分布的时空定量信息。所有聚合物胶束静脉注射后均快速外渗至肿瘤部位，但仅22纳米胶束倾向于分布于肿瘤内部组织，其抗肿瘤疗效显著优于48和124纳米胶束。结论：本研究证实MSOT作为诊疗一体化成像技术具有强大优势，可量化呈现纳米药物从肿瘤血管外渗后的粒径依赖性时空分布特征。
关键词： 肿瘤内分布、多光谱光声断层扫描（MSOT）、体内成像、肿瘤模型、粒径、聚合物胶束
更新于2025-09-23 15:23:52
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近红外AIE活性探针的理性设计：超灵敏、高保真原位绘制β-淀粉样蛋白斑块
摘要： 高保真度绘制β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块对阿尔茨海默病的早期检测至关重要。然而，商用硫黄素衍生物（ThT或ThS）对Aβ斑块的体内探测效果极其有限，这体现在富集淬灭效应受限、信噪比低以及血脑屏障穿透性差等方面。在此，我们展示了一种近红外（NIR）聚集诱导发光（AIE）活性探针的理性设计策略：通过引入亲脂性π共轭噻吩桥来延伸至近红外波长并增强血脑屏障穿透性，同时调节磺酸基团的取代位置以确保特定的亲水性，从而在结合Aβ沉积前保持荧光关闭状态。探针QM-FN-SO3成功解决了亲脂性要求（实现更长发射波长）与从水相到蛋白质纤维形成过程中的聚集行为之间的AIE难题，从而在Aβ斑块的体内高保真检测中取得突破——具有卓越的结合亲和力，并成为商用探针ThT或ThS的有效替代方案。
关键词： 荧光探针、体内成像、聚集诱导发光、β-淀粉样蛋白斑块、近红外
更新于2025-09-23 15:23:52
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解开纳米颗粒和材料的安全性之谜——从生物医学到环境应用 || 荧光量子点在生殖医学和疾病检测中的应用
摘要： 了解与动物繁殖能力和疾病管理相关的机制仍具有挑战性。纳米技术的持续进步为研究这些机制提供了新工具和替代方案。例如，荧光量子点纳米颗粒具有独特的理化特性，能够实现生命科学多个领域的体内与体外成像。传统量子点含有重金属半导体核心，引发了人们对其潜在毒性的担忧。目前大多数量子点通过附加化学层和聚合物层来防止重金属释放，从而保障水溶安全性。本章将探讨以硒化镉制成的最常用量子点，这类材料在疾病检测和生殖医学的实时成像方面具有重大应用潜力。
关键词： 实时成像、精子、量子点、体内成像、生育能力、发光
更新于2025-09-23 15:21:01
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高动态范围荧光成像
摘要： 高动态范围内的荧光采集与图像显示极具价值。然而当前光电探测器和成像CCD有限的动态范围，制约了单次图像采集时可同步捕获的荧光强度范围。这对生物样本成像尤为棘手——蛋白质表达存在显著波动，导致生物图像常出现信号饱和区或淹没于背景噪声中的区域，造成信息丢失。本文综述了我们团队与其他研究者近期将传统技术拓展至高动态范围荧光成像的工作，这些策略在神经连接图谱绘制、血管成像、生物分布研究以及单细胞与器官水平的药理成像等生物学领域具有广泛应用。
关键词： 光学成像、活体显微镜技术、药物成像、体内成像、高动态范围
更新于2025-09-23 15:21:01
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非细胞毒性PEG化树状大分子包封硫化银量子点用于近红外二区生物成像的简易合成方法
摘要： 近红外二区（NIR-II，1000-1700 nm）生物成像相比传统荧光成像具有更深的穿透深度和更高的时空分辨率，但关键在于开发适用于体内应用的稳定且生物相容的NIR-II荧光团。硫化银量子点（Ag2S QDs）因其独特的光学特性和良好的生物相容性，在体内NIR-II成像中表现优异，但通常需要复杂的后修饰才能用于体内应用。本文展示了一种简便的一锅法策略，合成了适用于体内NIR-II成像的聚乙二醇化树状大分子包封Ag2S QDs。首先通过银离子与?；螂寤胖涞呐湮蛔饔媒胱痈涸氐锦；螂骞δ芑髯创蠓肿樱≒EG-PATU）的核心中，随后加入硫化钠原位形成Ag2S QDs。所得PEG-PATU Ag2S QDs具有优异的NIR-II荧光信号，因此可用于高效标记和追踪体内A549癌细胞的迁移，并实时可视化小鼠庞大的循环网络。
关键词： 体内成像、聚乙二醇化树状大分子、一锅合成法、硫化银量子点、近红外二区生物成像
更新于2025-09-23 15:19:57
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多糖介导的生物合成法制备pH响应性荧光金纳米簇作为生物相容性肿瘤成像探针
摘要： 从石榴果皮中分离出的一种生物相容性天然多糖（PSP001）与L-半胱氨酸（Y）结合，作为制备荧光金纳米簇（AuNCs）的骨架，记为PSP-Y-AuNCs。该纳米簇平均尺寸约6纳米，具有高量子产率（31%）和pH敏感的荧光发射特性。在酸性pH条件下发射峰位于520纳米，且随pH升高发生蓝移，这一特性为精准比率型pH成像提供了可能。PSP-Y-AuNCs不仅对癌细胞、外周分离淋巴细胞及红细胞表现出优异的生物相容性，还展现出高效的细胞摄取能力，是一种活性分子成像探针。BALB/c小鼠实验进一步证实了该金纳米簇的无毒特性及体内成像潜力。在实体瘤荷瘤同源小鼠模型中的生物分布研究表明，其肿瘤靶向荧光增强模式源于pH响应性荧光行为及肿瘤酸性微环境。这一发现通过人源肿瘤异种移植裸鼠模型中显著的肿瘤蓄积模式得到进一步验证。凭借卓越的生物相容性和光物理特性，PSP-Y-AuNCs可用于癌症组织的实时荧光成像。
关键词： 多糖、肿瘤、pH比率测量、生物相容性、体内成像、纳米团簇、荧光、石榴、金纳米粒子
更新于2025-09-23 15:19:57