近日，湖北大学化学化工学院刘志洪教授领导的“分子诊断与精准治疗”团队在肝脏缺血-再灌注损伤领域取得新进展。该团队设计合成了一种发射在第二近红外窗口长波长区域（NIR-IIb, 1500-1700 nm）的可逆氧化还原荧光探针，实现了活体肝脏缺血-再灌注损伤的实时监测。
肝脏缺血-再灌注损伤（Hepatic Ischemia-Reperfusion Injury, HIRI）涉及局部缺血损伤和再灌注损伤两个相互关联的阶段，是肝切除和肝移植等手术过程中不可避免的并发症。据统计，HIRI可导致10%的早期肝移植失败，45%的组织排异现象和器官损伤，极大限制了肝脏切除术的适应症及边缘性肝供体的应用，严重阻碍了肝移植手术的应用和救治效果。因此，准确、实时地监测HIRI的动态发展将为其早期诊断、及时干预和疗效评估提供重要机会。
目前，肝损伤的临床诊断方法通常包括血检、肝组织活检和影像学诊断。由于血液肝功能指标的滞后性和不灵敏性，血检通常无法明确地确定早期肝损伤的发生；有创活检被公认为临床诊断肝损伤的金标准，但它也只能提供静态的病理状态，且取样手术可能产生继发性损伤；临床常用的非侵入式影像学技术包括计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）和正电子发射断层扫描（PET）等，都存在分辨率低的局限性，仅适用于晚期严重组织损伤的检测。对肝损伤的早期诊断和动态跟踪目前仍无法实现。
众所周知，在任何生理病理过程中，分子水平的变化总是早于组织水平的变化及器官功能改变；现有研究表明，活性氧物质（Reactive Oxygen Species, ROS）的产生是HIRI发生、发展的一个重要标志。因此，实时监测肝脏HIRI过程中ROS的分子水平变化将是早期诊断与辅助治疗的重要途径。近年来，荧光探针因其优异的灵敏度和空间分辨率，在疾病诊断与治疗领域展示出极大潜力。然而，目前尚没有探针可用于活体内ROS的动态监测。文献所报道的ROS 探针，或因响应机制的不可逆性无法实现动态检测、或因荧光发射波长短（< 900 nm）从而无法穿透动物组织，均无法获取活体肝脏内时间分辨的ROS波动信息。有鉴于此，亟需开发兼具长波长发射（1000-1700 nm, NIR-II区）和氧化还原可逆响应特性的荧光探针，而这一任务目前仍是光学探针研究领域的挑战性难题。
图1 NIR-IIb可逆氧化还原荧光探针的响应性能及HIRI实时成像应用
（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202212721）
为了解决上述问题，该团队巧妙地利用稀土纳米颗粒（荧光团）与Mo-多金属氧簇（识别基团）之间可调的吸收竞争作用，设计合成了一种NIR-IIb光学窗口（>1500 nm）发射的可逆氧化还原纳米荧光探针REPOMs，成功用于肝缺血-再灌注全过程中ROS动态变化的实时、可视化监测（图1A）。实验证明，该探针对于连续的氧化-还原循环处理具有很好的可逆响应性能（图1B）。得益于NIR-IIb光子极强的组织穿透能力和探针优异的响应性能，研究人员成功绘制了HIRI期间肝脏内时间分辨的ROS曲线（图1C）。并且，通过该方法进一步揭示了缺血预处理后ROS的具体变化趋势。尤为重要的是，通过跟踪ROS的动态变化，成功实现了HIRI期间及时的药物干预和后续的疗效监测。以上研究结果表明，探针REPOMs在生物医学研究领域具有很高的优越性和实用性，有望为HIRI的早期诊断和及时治疗提供强有力的工具，并促进相关肝脏学研究的发展。
相关工作近日发表在化学顶级期刊Angewandte Chemie International Edition (德国应用化学，IF：16.823)上，论文题为“Tracking Hepatic Ischemia-Reperfusion Injury in Real Time with a Reversible NIR-IIb Fluorescent Redox Probe”。化学化工学院博士后宋丹为该论文第一作者，刘志洪教授为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金和湖北省创新群体项目的资助。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202212721
