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2022年 第43卷 第12期    刊出日期：2022-12-10

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序

活体成像与诊疗专辑

郭子建, 田阳, 刘凯, 叶德举

2022, 43(12):  1-2. 

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目次

高等学校化学学报2022年第43卷第12期封面和目次

2022, 43(12):  1-6. 

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高等学校化学学报2022年第43卷(1~12期)学科分类目次

2022, 43(12):  1-10. 

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综合评述

硫代部花菁类染料生物成像及诊疗的研究进展

姚善昆, 丁伟忠, 吴延平, 陈韵聪, 郭子建

2022, 43(12):  20220568.  doi:10.7503/cjcu20220568

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硫代部花菁是氮杂环阳离子和末端氨基、 羟基或烷氧基通过π共轭桥连在一起的一类荧光染料, 具有优异的光学性质和生物相容性, 其近红外发射优势以及光敏特性使以硫代部花菁为骨架的荧光探针和诊疗试剂在荧光/光声成像和肿瘤治疗方面发挥着重要作用. 本文综合评述了基于硫代部花菁构建的荧光探针和诊疗分子在识别各种生命或环境分析物以及光基疗法中的研究及应用, 讨论了该领域面临的问题， 并对未来的发展趋势进行了展望.



金属-有机框架材料在癌症诊疗中的应用

董明杰, 王璇, 董海峰, 张学记

2022, 43(12):  20220575.  doi:10.7503/cjcu20220575

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成像技术的迅速发展使科学家和临床医生能够准确地了解癌症的发病机制和病理过程, 并根据患者的情况制定个性化的治疗策略. 将各种成像与治疗试剂整合为一体的癌症诊疗平台, 可以同时用于癌症的诊断和治疗, 受到了广泛的关注. 金属-有机框架材料(MOFs)是由有机配体和金属离子/离子簇自组装而成的一种有趣而独特的多孔有机-无机杂化材料. 由于其易于后修饰、 孔隙和结构可设计、 功能可调等特点, 已被证明具有成为癌症诊疗药物负载平台的巨大潜力. 本文介绍了将诊疗药物负载到MOFs中的策略, 并综合评述了在磁共振成像、 计算机断层扫描成像、 正电子发射断层扫描成像、 光学成像和光声成像等多种成像技术指导下, MOFs作为癌症诊断和治疗平台的发展概况. 此外, 还讨论了MOFs在癌症诊疗和临床转化方面当前面临的挑战和发展前景.



稀土纳米材料在高分辨活体成像及诊疗中的应用

张钤, 刘雅薇, 王帆, 刘凯, 张洪杰

2022, 43(12):  20220552.  doi:10.7503/cjcu20220552

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荧光成像具有时空分辨率高、 反馈快、 非侵入和无电离辐射等优点, 是一种重要的生物成像技术. 与传统用于荧光成像的可见光和近红外一区(NIR-I, 600~950 nm)相比, 近红外二区(NIR-Ⅱ, 1000~1700 nm)窗口具有低生物组织散射系数和低生物自发荧光, 采用NIR-Ⅱ光进行活体荧光成像能有效提高成像的分辨率、 信噪比和穿透深度. 稀土纳米颗粒(RENPs)具有大斯托克斯位移、 高化学稳定性、 可调的荧光寿命以及较窄的发射带, 是一种重要的荧光成像探针. 近年来, 一系列具有优异的NIR-Ⅱ发光性能的稀土纳米材料被用于高分辨活体荧光成像. 本文综合评述了近年来RENPs用于高分辨活体成像及诊疗中的研究进展, 概述了RENPs的掺杂调控、 基质晶格选择和复合敏化等NIR-Ⅱ发光增强策略, 介绍了其在多种生物医学场景中的靶向聚集、 荧光传感和疾病治疗等功能, 并总结了其在多路成像、 多模态成像和疾病诊疗中的应用. 最后, 简要分析了RENPs在未来生物医学应用中面临的挑战和发展的方向.



基于DNA与上转换纳米颗粒相结合的生物传感与成像研究进展

赵恒智, 余方志, 李翔菲, 李乐乐

2022, 43(12):  20220626.  doi:10.7503/cjcu20220626

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脱氧核糖核酸(DNA)的分子识别特性与功能使其在生物传感与成像领域得到了广泛应用. 另一方面, 得益于自身独特的光学性质, 镧系元素掺杂的上转换纳米颗粒在生物医学应用中备受关注. 特别地, 二者的有机结合可产生新的性质与功能, 在生物传感与成像领域展现出优势, 推动了该领域的发展. 本文综合评述了基于DNA与上转换纳米颗粒相结合的生物传感与成像技术的研究进展, 重点聚焦于相关方法的分类与设计原理, 简要概述了相关的应用研究, 并对该领域目前存在的挑战与未来的发展前景进行了讨论.



自组装多肽探针在磁共振成像中的应用

徐海东, 王睿, 梁高林

2022, 43(12):  20220440.  doi:10.7503/cjcu20220440

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磁共振成像(MRI)是一种强大的非侵入式生物医学诊断技术. 临床上, MRI需要借助造影剂来提高成像质量, 从而提高诊断的准确性. 由于具有优越的信号放大能力和生物相容性, 自组装多肽探针可负载特定的MRI分子, 通过酶促自组装过程实现肿瘤靶向和特异性富集, 增强肿瘤病灶区MRI信号, 从而进一步提高MRI的准确性和灵敏度. 本综述总结了近年来多肽自组装探针在不同MRI模式( ¹H MRI, ¹⁹F MRI和双自旋核MRI)下的最新进展, 并展望了这类新型探针在MRI领域的应用前景.



手性纳米材料: 生物成像、 生物传感与治疗

卢美如, 张宏宇, 石百媚, 孙茂忠, 徐丽广, 胥传来, 匡华

2022, 43(12):  20220683.  doi:10.7503/cjcu20220683

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手性无机纳米结构不仅形貌和结构可调控、 易于表面功能化修饰, 而且光学性质独特, 在生物领域的应用上展现了很大的优异性. 本文综述了近年来手性纳米技术在生物医学领域的研究进展, 重点介绍了手性金属和手性半导体纳米结构的合成策略、 圆二色效应、 光手性机制及在生物成像、 生物传感、 肿瘤以及神经退行性疾病等医学领域的应用. 手性纳米材料的研究丰富了生物化学的纳米技术手段, 促进了肿瘤等重大疾病诊断与治疗技术的进步, 推动了手性在生命科学中的发展, 鼓励了研究者对这一新兴领域的持续探索与挑战.



整合荧光成像和化疗的有机小分子诊疗探针的研究进展

常通航, 程震

2022, 43(12):  20220430.  doi:10.7503/cjcu20220430

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将诊断与治疗功能结合为一体是当前应对癌症的一种新兴策略. 诊疗一体化作为一种潜在的新型医学诊治方式, 在快速获得体内信息、 改善生物分布、 减少剂量和降低毒副作用等方面具有潜在的应用前景. 荧光成像被广泛应用于医学诊断, 近年来近红外荧光成像技术得到飞速发展, 在活体成像方面具有较好的穿透深度和成像分辨率. 本文综合评述了部分整合荧光成像和化疗的有机单分子诊疗试剂的相关研究, 并对诊疗一体化探针的未来研究进行了展望.



载酶纳米催化体系用于疾病诊疗的研究进展

唐玉静, 胡敏, 王霞, 王启刚

2022, 43(12):  20220640.  doi:10.7503/cjcu20220640

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酶作为一种具有高度特异性和高效性的催化剂, 可在细胞器中通过复杂有序的生化反应调节细胞的代谢过程. 受细胞区隔化结构的启发, 仿生设计纳米酶催化体系、 构筑限域酶催化微环境从而提高酶催化活性的研究为酶催化应用开辟了新思路. 纳米催化体系保留了小尺寸、 大比表面积、 肿瘤部位选择性富集等优势, 在疾病的诊疗方面发挥了巨大的优势. 本文首先总结了天然酶、 模拟酶和级联酶体系的催化机理, 对仿生构筑的纳米酶催化材料的载体体系进行了概述, 介绍了纳米酶催化体系在生物成像方面的应用, 讨论了其在相关代谢类疾病的作用途径, 并对纳米酶催化体系用于生物诊疗的发展前景进行了展望.



乏氧光学影像探针的设计与应用

李成, 周森森, 蒋锡群

2022, 43(12):  20220558.  doi:10.7503/cjcu20220558

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氧气在生命活动中具有重要意义, 为需氧生物提供了重要的能量来源, 氧气供应不足会导致组织乏氧. 乏氧往往与炎症、 慢性伤口及肿瘤等多种疾病密切相关, 而组织氧浓度是评估机体健康的重要依据. 光学成像在空间分辨率、 灵敏性和成本方面的巨大优势使其成为炎症、 癌症、 脑部疾病和手术导航的重要影像诊断工具. 本文介绍了数种乏氧响应的光学探针的合成策略, 并展示了不同的乏氧光学探针在肿瘤检测、 炎症监测、 伤口氧含量监测、 治疗响应监测和食品包装检测等方面的应用, 最后探讨了乏氧光学成像的应用前景.



同步辐射X射线成像技术在脑成像研究中的应用

汤乔伟, 蔡小青, 李江, 诸颖, 王丽华, 田阳, 樊春海, 胡钧

2022, 43(12):  20220379.  doi:10.7503/cjcu20220379

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脑疾病的诊疗、 探索高级脑功能机制和理解意识本源对脑科学研究具有重要意义. 成像技术在阐明脑科学神经系统结构和功能中发挥了重要作用. 迄今, 核磁共振成像、 光学成像和电子显微镜成像技术已为脑科学研究提供了强有力的手段, 取得了突出的进展. 同步辐射X射线显微成像技术具有高分辨率、 快成像速度和高穿透深度等优点, 是一类与已有技术互补的新型脑成像技术. 本文介绍了核磁共振波谱、 光学显微镜和电子显微镜等成像方法在脑成像领域中的应用, 重点阐述了同步辐射X射线成像的优势以及在脑结构成像和功能成像中的应用. 在此基础上, 展望了同步辐射X射线成像应用于脑科学研究的未来发展方向, 讨论了该技术在绘制人脑联接图谱中的优势及可行性.



细胞内原位纳米催化在疾病诊断与治疗中的应用

张恩东, 吕凤婷, 黄一鸣, 白昊天, 王树

2022, 43(12):  20220676.  doi:10.7503/cjcu20220676

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纳米催化剂因其经济、 稳定以及可量产等优势, 实现了细胞内原位催化反应, 为分子水平人工调控细胞功能提供了可能. 人工纳米催化剂优异的催化性能使其在不同生理和病理条件下成功用于诊断成像和治疗. 本文综合评述了具有天然酶活性的纳米催化剂在癌症和氧化应激治疗以及基于纳米催化剂介导的细胞内原位催化反应的精准诊断成像方面的主要研究进展, 并对纳米催化剂在未来生物医药领域应用中面临的挑战和机遇进行了展望.



二氟甲基自由基反应及其在¹⁸F标记中的应用

李嘉颢, 梁炜秋, 穆博帅, 刘志博

2022, 43(12):  20220652.  doi:10.7503/cjcu20220652

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随着正电子发射断层扫描(PET)技术的进步, 高效¹⁸F标记反应显现出重大的研究价值. 同时, 在有机氟化学的快速发展下, 研究人员已开发出一系列产生二氟甲基自由基(·CHF₂)的一碳合成子, 得以被引入到¹⁸F标记反应中. 本文从化学原理出发, 总结了近年来·CHF₂合成子、 碳氢键活化反应及¹⁸F标记的研究, 并展望了未来的研究趋势.



动脉粥样硬化光学成像探针研究进展

叶卓, 吉墨轩, 刘定斌

2022, 43(12):  20220556.  doi:10.7503/cjcu20220556

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心血管疾病(Cardiovascular disease, CVD)是全球疾病致死的主要原因之一. 动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)是引发各种CVD的首要危险因素, 其发生发展通常经历持续的慢性炎症过程. 因此, 及时高效地检测AS, 对于早期评估、 诊断和治疗CVD具有重要临床意义. 光学探针成像拥有极高的灵敏度和空间分辨率以及超快的信号采集处理速度, 被广泛应用于生物医学检测与成像. 本文综合评述了6种常见用于AS成像的光学探针, 涉及小分子荧光探针、 聚集诱导发光(Aggregate-induced emission, AIE)纳米探针、 量子点探针、 上转换纳米探针、 光声探针和多模态探针等; 并对各种探针的优缺点进行了分析比较. 在此基础上, 展望了光学探针在AS成像领域的发展前景, 并提出了相应建议.



脂质响应型探针用于动脉粥样硬化成像及治疗的研究进展

徐心昱, 张乐天, 曹晖, 马原, 刘柳卉, 宋国胜, 张晓兵

2022, 43(12):  20220383.  doi:10.7503/cjcu20220383

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动脉粥样硬化是心血管疾病的主要威胁之一, 可能导致如急性心肌梗死在内的急性冠状动脉综合征、 卒中, 甚至猝死等一系列严重的不良后果. 脂质的异常积累是动脉粥样硬化的标志之一, 有必要观察它们在体内的数量、 定位和分布. 荧光探针具有可操作性强、 高时空分辨率和与活体生物相容性佳的优点, 有望成为了解动脉粥样硬化中的脂质功能的有利工具. 本文综合评述了基于罗丹明、 香豆素、 氟化硼二吡咯(BODIPY)、 1,8-萘酰亚胺等有机框架结构以及金属配合物的脂滴特异性光学成像探针的研究进展, 并重点介绍了其在动脉粥样硬化斑块成像、 手术导航及治疗等领域的应用. 最后, 对该研究领域进行了总结和展望, 希望可为相关研究提供有益参考.



细胞内源性分子辅助荧光信号放大策略及细胞成像

马小飞, 胡山, 李俊彬, 杨盛, 谌委菊, 卿志和, 周怡波, 杨荣华

2022, 43(12):  20220320.  doi:10.7503/cjcu20220320

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细胞内原位信号放大策略是检测低丰度内源性目标物的有效手段, 但多数信号放大策略依赖于外源性辅助物, 不可避免地改变细胞内微环境, 进而对机体造成一定干扰. 针对此问题, 可利用细胞内源性物质(如金属离子、 核酸、 蛋白酶等)实现原位荧光信号放大, 对不同生物标志物进行荧光成像, 此方法对低丰度靶分子检测及成像具有重要意义. 本文对内源性物质辅助信号放大及细胞内荧光成像相关研究进行了归纳整理, 介绍了内源性核酸、 酶、 蛋白质、 三磷酸腺苷(ATP)和金属离子辅助信号放大策略, 并探讨了其信号放大机理; 总结了内源性物质辅助信号放大探针在低丰度物质检测及成像方面的研究进展; 最后展望了该策略在细胞成像方面的优势及应用前景.



磁粒子成像示踪剂的研究进展

张庆鹏, 关国强, 刘慧怡, 陆畅, 周颖, 宋国胜

2022, 43(12):  20220375.  doi:10.7503/cjcu20220375

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磁粒子成像是基于功能和断层影像技术检测磁性纳米粒子空间分布的示踪方法, 具有正向的对比信号、 较低的组织背景、 无限的组织穿透深度、 非侵入性成像以及无电离辐射等优点, 是近年来一种很有前途的生物医学成像技术. 磁粒子成像信号是通过在无场点切换磁性纳米粒子的磁自旋矢量来产生的. 磁粒子成像的灵敏度和空间分辨率都高度依赖于作为磁粒子成像示踪剂的磁性纳米粒子本身的磁性能, 因此目前的研究主要集中在磁性纳米粒子的设计和合成上. 本文重点介绍了磁粒子成像示踪剂的最新研究进展, 总结了可作为磁粒子成像示踪剂的磁性纳米粒子的种类、 合成方法、 性能以及生物医学应用, 以期为磁粒子成像的未来研究提供参考.



硅基纳米探针用于眼部疾病的成像检测与治疗

储彬彬, 何耀

2022, 43(12):  20220546.  doi:10.7503/cjcu20220546

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快速精准的诊断和高效的治疗对于减轻眼部疾病造成的危害至关重要. 在过去的几十年里, 由于具有尺寸小、 比表面积大、 表面易修饰及独特的光/电子/机械性能等优点, 纳米材料已被用于构建不同种类的高性能纳米探针. 其中, 基于其良好的生物相容性, 科学家们已经将硅纳米材料设计为可用于不同眼部疾病诊断与治疗的功能化纳米探针. 本综述主要概述了将硅基纳米探针用于检测和治疗不同眼部疾病(如角膜疾病、 视网膜疾病、 青光眼等)的近期研究进展. 首先, 重点介绍了硅基纳米探针的设计制备及在角膜新生血管、 细菌性角膜炎等角膜疾病的成像检测与治疗中的应用; 然后, 介绍了用于成像检测和治疗视网膜疾病(如色素性视网膜炎和视网膜新生血管)的硅基持续性给药系统的研究成果; 随后, 概述了多功能硅基纳米载药系统的构建及在青光眼治疗领域的应用研究进展; 最后, 简要讨论了将硅基纳米探针用于眼部疾病诊治面临的挑战并对未来的发展前景进行了展望.



碳酸酐酶靶向探针的研究进展

杨燕玲, 叶德举

2022, 43(12):  20220557.  doi:10.7503/cjcu20220557

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碳酸酐酶作为一类在肿瘤中高表达的酶, 参与肿瘤组织中乏氧、 微酸性等环境的调节, 已成为肿瘤诊断与治疗的一类重要靶点. 本文简要概述了碳酸酐酶的生物学功能, 并总结了目前针对碳酸酐酶所构建的不同类型的分子探针, 以及其在肿瘤成像与治疗应用中的研究进展. 最后, 对靶向碳酸酐酶探针研究所面临的挑战和未来可能的研究方向进行了展望.



基于Cy7类菁染料分子探针的设计策略

秦文婕, 黄一倬, 罗潇, 钱旭红, 杨有军

2022, 43(12):  20220567.  doi:10.7503/cjcu20220567

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菁染料是一类经典的荧光染料母核, 具有摩尔消光系数大、 吸收波长可调、 溶解性良好及生物兼容性好等优点， 被广泛用于蛋白标记、 痕量金属离子检测、 生物活性物质检测、 细胞和活体成像及肿瘤靶向治疗等领域. 近年来, 生物医学领域对活体结构及功能成像深度提出更高的需求, 基于优异的长波长染料母核开发近红外荧光分子探针逐渐成为领域的研究重点. 吲哚七甲川菁染料(Cy7)是一类最具代表性的菁染料, 本文重点综合评述了自1992年以来基于Cy7结构开发的分子探针, 并介绍了该类荧光探针的设计策略. 最后, 讨论了该领域研究面临的挑战， 并对未来的发展方向进行了总结和展望.



单细胞核酸编码扩增成像分析

赵雪琪, 赵越, 薛静, 白敏, 陈锋, 孙颖, 宋大千, 赵永席

2022, 43(12):  20220572.  doi:10.7503/cjcu20220572

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单细胞成像可在单细胞水平观测目标物位置、 确定目标物含量, 在生命科学与临床医学研究领域应用广泛. 核酸编码扩增技术利用特定分子反应将待测目标识别转化为核酸条码的扩增, 具有探针种类多、 易编程、 反应条件温和及信号放大效率高等特点, 在单细胞低丰度、 高灵敏、 多目标物成像中优势显著, 为理解细胞状态、 探索生命过程提供了新思路. 本文综合评述了核酸编码扩增在单细胞荧光成像领域的研究进展, 以目标物的编码方式为分类依据, 系统阐述了固定细胞原位成像和活细胞成像中不同目标物编码与扩增成像方式的区别, 并对活细胞成像中多重检测面临的问题以及未来发展前景进行了展望.



近红外二区活体荧光成像在肿瘤诊疗中的应用

汪诗琪, 罗博文, 俞计成, 顾臻

2022, 43(12):  20220577.  doi:10.7503/cjcu20220577

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由于具备组织穿透深度深和时空分辨率高等优势, 近年来近红外二区(Near-infrared-Ⅱ， NIR-Ⅱ, 1000~1700 nm)荧光成像技术得到了快速发展, 其在肿瘤临床诊断和治疗的潜力更是引发了广泛关注. 本文首先阐释了NIR-Ⅱ窗口荧光成像的原理及其优势, 随后根据结构分类归纳总结了现有荧光团的特征, 重点介绍了荧光探针在性能优化上的进展以及在肿瘤早期检测、 术中导航和光疗中的应用, 最后讨论了现有NIR-Ⅱ 荧光探针的局限以及临床转化面临的挑战, 并对未来的发展方向进行了展望.



肾小球滤过率活体实时监测荧光示踪剂的研究进展

丁奕如, 张超颖, 谢贺新

2022, 43(12):  20220686.  doi:10.7503/cjcu20220686

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急性肾损伤是一种临床常见的急性疾病. 通过外源性的荧光示踪剂对肾小球滤过率进行非侵入性的实时监测, 对于及时了解易患病人的肾脏功能具有重要的临床价值和应用前景. 本文综合评述了用于活体检测肾小球滤过率的外源性荧光示踪剂的近期研究进展, 重点介绍了荧光示踪剂的设计策略及其活体成像应用效果, 并对相应检测装置的发展进行了阐述, 同时对该领域的挑战与发展前景进行了展望.



研究论文

新型可降解纳米药物ZnO₂@Fe³⁺-TA@PVP用于肿瘤的化学动力学治疗

周仕杰, 赵莹, 牛瑞, 徐博, 薛东芝, 王樱蕙, 张洪杰

2022, 43(12):  20220554.  doi:10.7503/cjcu20220554

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为了提高化学动力学疗法的治疗效果, 设计制备了一种新颖的可降解纳米药物ZnO₂@Fe³⁺-TA@PVP. 在弱酸性的肿瘤微环境中, 该纳米药物可降解为Zn²⁺, Fe³⁺, 单宁酸(TA)和H₂O₂, 实现了肿瘤微环境内H₂O₂的自供给. 同时, 释放出的Fe³⁺被TA进一步还原成Fe²⁺, 实现了肿瘤原位Fe²⁺的自生成, 并进一步与H₂O₂发生芬顿反应生成毒性的羟基自由基(·OH), 从而实现对肿瘤细胞特异性的化学动力学治疗. 此外, Zn²⁺通过抑制线粒体电子传递链(ETC)来促进内源性超氧阴离子(·O{}_{\mathrm{2}}^{-})的产生, 从而协同提高了治疗效果.



小分子基温敏聚合物纳米粒子的制备及在近红外二区荧光成像与光热治疗中的应用

陈尚钰, 沈清明, 孙鹏飞, 范曲立

2022, 43(12):  20220392.  doi:10.7503/cjcu20220392

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以有机小分子4,9-二(5-9H-芴-2-基-噻吩-2-基)-6',7-联苯[1,2,5]噻二唑并[3,4-g]喹喔啉(TQF)为前驱体, 通过化学方法将其修饰为可引发可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)反应的小分子链转移剂TQF-苯基硫代链 转移剂（CTA）. 以TQF-CTA为链转移剂, 以偶氮二异丁腈为引发剂, 引发N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和 甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(OEGMA)发生RAFT聚合反应, 合成了具有良好水溶性和较低临界溶解温度(LCST)的小分子基共聚物[TQF-P(NIPAAm-co-OEGMA), TPNO]. 将其直接溶于水中可制备成温敏的球形纳米粒子 TPNO NPs. 研究结果表明, TPNO NPs在温度大于LCST(35 ℃)时表现出一个明显的粒径变化和显著的荧光 增强行为(2.2倍), 并成功实现了对活体小鼠血管与肿瘤的明亮近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光成像(FI). 同时, TPNO NPs有着良好的光热转换效率(PCE=29.8%), 通过体外细胞实验证明了其对细胞具有较好的光热治疗(PTT)效果.



蒙脱石负载氧化铈纳米酶用于克罗恩肠炎治疗

陈夕雯, 程超群, 程远, 赵升, 魏辉

2022, 43(12):  20220476.  doi:10.7503/cjcu20220476

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通过水热法合成由临床用药蒙脱石(Montmorillonite, MMT)负载的高效纳米酶氧化铈(Cerium dioxide, CeO₂)， 通过开展体内外实验， 拓展其在炎症性肠病治疗中的普适性. 结果显示， CeO₂@MMT具有良好的类超氧化物歧化酶活性及类过氧化氢酶活性， 并且在小鼠克罗恩病的治疗中体现了明显的疗效及优异的生物安全性， 为CeO₂@MMT的应用拓宽了方向.



一步法高通量可控制备生物相容水/水微囊及其响应释放

翟小威, 潘湄蝶, 石盼, 赵鹏, 陈东

2022, 43(12):  20220460.  doi:10.7503/cjcu20220460

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生物相容水/水微囊在药物递送、 医学治疗等领域具有重要应用. 本文通过设计同轴微流控器件, 结合数值模拟优化和流动阻力分析, 实现一步法高通量可控制备大小均匀、 尺寸可控、 壁厚可调、 生物相容的水/水微囊. 采用实验研究和数值模拟相结合的方式, 研究了微流控器件结构、 内相流速、 外相流速、 外相/空气界面张力、 内相/外相界面张力、 内相黏度和外相黏度等参数对水/水微囊直径和壁厚的调控规律. 通过微通道流动阻力分析, 设计多通道平行放大微流控器件, 实现尺寸均匀可控水/水微囊的高通量制备. 验证了生物相容水/水微囊作为活性物质的理想载体, 可以通过改变pH或溶解囊壁释放载体, 进而实现活性物质的pH响应释放, 为其实际应用奠定了基础.



基于硼酸酯的¹⁹F磁共振分子探针的设计合成及活体深组织活性氧物种的激活响应成像

李奥, 李凌轩, 左翠翠, 陈传凯, 樊一凡, 步逸凡, 林泓域, 高锦豪

2022, 43(12):  20220545.  doi:10.7503/cjcu20220545

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活性氧簇(ROS), 如过氧化氢, 在生物体内的各种生理和病理过程中发挥着重要作用. 生物体内活性氧簇水平的异常与多种疾病(炎症、 肿瘤和器官损伤等)密切相关, 使ROS监测成为研究和诊断这些疾病的重要工具. 目前, 实现活体内深组织中的活性氧簇成像仍然面临挑战. 本文设计并合成了一种响应型的¹⁹F磁共振成像(MRI)探针(Gd-DPBF), 并将其用于实现对活体内通用活性氧簇的检测和成像. 该探针由钆螯合物通过活性氧簇响应的芳香硼酸酯键与含氟砌块相连接构成. 体外和体内成像实验结果证实, 该探针可以实现在活体荷瘤小鼠中针对肿瘤中高表达的活性氧进行检测和成像, 展示了其在生物体内对活性氧簇相关生理过程进行深组织、 零生物背景成像方面的潜力.