AM（IF=32）| 2篇！唐本忠院士团队制备无创诊断肾纤维化的水溶性荧光探针

由于肾纤维化在世界范围内普遍存在的趋势，早期诊断意义重大。近红外窗口的光学成像作为一种及时检测肾功能障碍的技术受到广泛关注。然而，制备一种能够早期监测肾纤维化并同时在正常组中肾脏可清除的造影剂仍然具有挑战性。

2022年10月12日，深圳大学/香港中文大学/香港科技大学唐本忠团队在Advanced Materials 在线发表题为“A Water-soluble AIEgen for Noninvasive Diagnosis of Kidney Fibrosis via SWIR Fluorescence and Photoacoustic Imaging”的研究论文，该研究制备了一个具有聚集诱导发射（AIE）特征的纳米荧光团，即AIE-4PEG550纳米颗粒，可以通过短波红外（SWIR，900-1700 nm）荧光和光声双峰成像来纵向观察早期的纤维化进展。

AIE-4PEG550 NPs的小尺寸（~26 nm）、相对分子质量可滤过（3.3 kDa）、高肾脏清除率（24h内通过肾脏的排泄率为93.1±1.7%）、出色的成像性能和良好的生物相容性令人印象深刻，远远优于临床诊断方法。这项研究的发现为下一代肾脏纤维化程度的诊断试剂提供蓝图。

另外，2022年9月22日，香港科技大学/香港中文大学/华南理工大学唐本忠团队在Advanced Materials （IF=32）在线发表题为“Design of smart aggregates: towards rapid clinical diagnosis of hyperlipidemia in human blood”的研究论文，该研究报告了一系列用于高脂血症（near-infrared, HLP）诊断的智能近红外（hyperlipidemia, NIR）发光剂。这些分子的聚集体在水介质中表现出扭曲的分子内电荷转移效应，但由于分子内运动的限制，在高粘度介质中会出现聚集诱导发射。这些聚合体被称为“智能聚合体”，它们可以通过切换聚合状态而不改变其化学结构来自主响应不同的环境。有趣的是，这些发光剂表现出具有超大斯托克斯位移（> 950 nm）的NIR-II和NIR-III发光。HLP的体外检测和体内成像都可以在小鼠模型中实现。HLP患者血液样本的发射强度与多个病理参数之间存在线性关系。因此，智能聚合体的设计有助于快速准确地检测HLP，并为聚合科学提供了有前景的参考（点击阅读）。

慢性肾脏疾病（CKD）的流行极大地影响了全世界人民的健康。鉴于其高发病率和潜伏期的特点，进行实时、实时的监测对于治疗的实施至关重要，以防止情况恶化为严重的肾功能障碍（如终末期肾病）。在各种病理特征中，肾小管间质纤维化是反映肾脏状况的一个重要指标，因为它是所有形式进行性肾脏疾病的共同中间途径。目前，尽管已经取得了实质性进展来减缓这一过程，但仍需要有效的临床治疗来彻底阻止或逆转正在进行的组织学损害。在这种情况下，为了及时进行肾脏保护性干预，在早期阶段识别纤维化的肾组织是必要的。

迄今为止，评估肾纤维化的“金标准”是肾活检的组织学评估。尽管活检通常用于评估肾功能，但侵入性手术可能面临很高的出血风险，加上采样的多变性（占肾脏的<1%），从安全性和准确性的角度考虑，一直阻碍了其临床应用。幸运的是，随着对无创检测技术需求的增加，多种成像工具应运而生并得到了发展，包括计算机断层扫描，正电子发射断层扫描、磁共振成像等等。然而，这些方法可能受到设备不可及、高辐射风险和含重金属造影剂引起的潜在肾毒性的影响。

图1 AIE-4COOH设计原理、纳米制造和应用示意图（图源自Advanced Materials ）

作为一种非侵入性的检查手段，光学成像具有高灵敏度、优越的时间和空间分辨率、多功能以及多种成像试剂的可获得性等特点，在过去的几十年里引起了广泛的研究兴趣。虽然肾脏疾病的实时光学成像是至关重要和有前途的，但用于监测肾脏疾病进展的光学成像剂报道很少。值得一提的是，Pu，Zhang等人[1-2]创造性地开发了几种肾脏可清除的光学试剂（RCOA）/多肽的传感器，用于急性肾损伤（AKI）和肾功能障碍的荧光成像（FLI）或光声成像（PAI），表现出较高的生物兼容性和信号背景比（SBR）。尽管取得了这些进展，但肾纤维化的实时诊断，特别是早期阶段的诊断，仍有待探索。

种类繁多的有机荧光团由于其特定的组成/纯度和良好的生物降解性而优于无机材料，聚集诱导发射发光体（AIEgen）则因其聚集态增强的荧光强度而被广泛开发。通常，AIEgen由扭曲的链段组成，可以有效地抑制有害的分子内或分子间π-π相互作用，从而通过辐射衰减通道促进激发能量的弛豫。特别是发射短波红外（SWIR, 900-1700 nm）光的试剂表现出降低的自发荧光和光散射，这有利于在深层病变部位成像的操作。虽然已经发现了一些超反差单体，但它们中的大多数是疏水性的，需要用两亲性聚合物包裹，以赋予良好的水分分散性。尽管如此，鉴于其高度复杂性和较差的可重复性，这种附加程序不太适合临床使用。水溶性的NIR-II荧光团虽然已经取得了一些进展，但还处于起步阶段。

图2 AIE-4COOH的性能表征（图源自Advanced Materials ）

该研究精心设计和合成了一种电子供体-受体-供体（D-A-D）型AIEgen，命名为AIE-4COOH，其中设计的四个羧基用来进行进一步的功能修饰。随后，聚乙二醇化产物AIE-4PEG550显示出生物应用所需的高水溶性，在SWIR区具有最大光致发光（PL）波长，分子量为3.3 kDa，完全在肾脏排泄的30-50 kDa的大小限制内。最终，通过结合双峰荧光成像（FLI）和光声成像（PAI），AIE-4PEG550通过双峰荧光成像和光声成像相结合成功地应用于叶酸诱导的小鼠模型的肾脏纤维化的实时鉴别，在正常小鼠注射后24小时内通过肾脏系统的清除率为93.1±1.7%。AIE-4PEG550是第一个用于实时非侵入性评估活体小鼠肾脏纤维化的荧光探针。

转自：“iNature”微信公众号

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