Advanced Functional Materials:可激活的诊疗一体化纳米探针进行体内炎症的定量光声诊断和精准治疗

光声成像(photoacoustic imaging, PAI)是近年来发展起来的一种基于光声效应(光进声出)的新型生物医学成像方法。光声成像基于光学激发和声学检测从原理上规避了光散射的影响,从而具有很强的组织穿透深度。然而,传统的光声探针的成像窗口大多位于近红外一区(NIR-Ⅰ,650-900 nm),NIR-Ⅰ窗口成像的组织穿透较浅且存在背景吸收干扰。近红外二区(NIR-Ⅱ,900-2000 nm)的光由于较少被皮肤组织吸收和散射,不仅穿透深度显著增加,而且背景信号较低,光声成像的信噪比得到了显著地提升。此外,传统的光声纳米探针依赖于单一光声强度信号输出因而容易受到其他因素的干扰。比率光声纳米探针可以通过引入另一个光声信号实现比率光声信号的读出,从而有效地克服传统光声纳米探针存在的定量检测难的问题,该方法有效地规避了分子探针传统信号输出模式受外界因素干扰大的缺陷,从而极大地提高了分子检测和成像的准确性。

近年来,纳米金棒作为一种贵金属纳米材料,因其独特的等离子体共振效应(SPR)在纳米医学领域表现出巨大的潜力。通过调节纳米金棒的长径比可以实现其纵向吸收峰从可见光到近红外区的红移。纳米银因其高效的杀菌能力而受到研究人员的广泛关注。纳米银在过氧化氢(H2O2)存在下被氧化从而释放出具有杀菌作用的Ag+

福州大学宋继彬教授课题组开发设计了一种纳米银层包覆金钯纳米棒(Au-Pd@Ag)探针。实验研究表明金钯纳米棒(Au-Pd)在NIR-Ⅱ窗口有较强吸收,当包覆纳米银层后,由于长径比的变化探针在NIR-Ⅰ区的吸收上升,在NIR-Ⅱ窗口的吸收下降。在活体炎症部位,随着探针的纳米银层被内源性H2O2蚀刻,Au-Pd的吸收恢复从而导致NIR-Ⅱ区吸收增强NIR-Ⅰ区吸收降低使得探针能在炎症部位通过比率型光声定量检测H2O2的含量,同时纳米银层被H2O2蚀刻后释放出的Ag+具有杀菌作用能在一定程度上抑制炎症反应。这项工作为炎症相关疾病提供了一条新的诊疗思路,相关论文在线发表在表于Advanced Functional Materials上(doi: 10.1002/adfm.202001771)。