湖南师范曾松军教授和香港理工郝建华教授iScience：内源性H2S激活的银-鸡蛋白螯合物纳米探针用于结肠癌的智能NIR-II光学诊断

【引言】

结肠癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一,已经成为严重危害人类生命健康、制约社会经济发展的一类重大疾病。目前，针对结肠癌比较有效的诊断和治疗手段主要包括肠镜检查，外科手术，和癌胚抗原测定等。然而，所有这些传统方法仍然具有不可避免的缺点，如需要丰富的医疗经验，检测灵敏性低等。因此亟需开发具有高灵敏性、高特异性的非侵入性早期诊断技术用于结肠癌的检测。

由于结肠癌内高表达的胱硫醚-β-合酶和胱硫醚-γ-裂解酶会产生大量的硫化氢（H₂S），相对于其他肿瘤的微环境，如弱酸性、低氧、高表达的谷胱甘肽（GSH）和双氧水等，结肠癌内高浓度的内源性H₂S是其特有的肿瘤微环境之一。因此，利用内源性H₂S作为智能探针的开关，能有效提高结肠癌的诊断效果。

【成果简介】

近日，湖南师范大学曾松军教授和香港理工大学郝建华教授团队利用银-鸡蛋白螯合物（Ag-CEW）和内源性H₂S原位硫化生成具有近红外二区（NIR-II）发射的硫化银量子点的原理，开发了一种内源性H₂S激活的结肠癌智能诊断纳米探针，用于结肠癌的高灵敏性、高特异性诊断。这为实现结肠癌的早期非侵入性高灵敏诊断迈出了重要一步。该成果以题为"Endogenous H₂S-Triggered In Situ Synthesis of NIR-II-Emitting Nanoprobe for In Vivo Intelligently Lighting Up Colorectal Cancer"发表在Cell出版社下的iScience期刊上。

【图文导读】

图1. Ag-CEW螯合物探针的合成以及Ag-CEW螯合物探针用于结肠癌的高特异性、高灵敏性的NIR-II光学检测示意图

图2. Ag₂S-CEW量子点的微结构和晶相表征

 (A）Ag-CEW与Na₂S原位化学反应形成Ag₂S QD的示意图；

（B）Ag₂S-CEW 量子点的TEM图像；

（C）Ag₂S-CEW 量子点的高分辨TEM图像；

（D）Ag₂S-CEW 量子点的XRD图谱；

（E）Ag₂S-CEW 量子点的XPS光谱；

（F）Ag（3d）的高分辨率XPS光谱；

（G）S（2p）的相应高分辨率XPS光谱。

图3. 硫化后Ag-CEW螯合物的NIR-II发光性质研究

（A）S^2-触发的Ag-CEW溶液的NIR-II发光图；

（B）在808 nm激光激发下, S^2-浓度依赖的Ag-CEW溶液的NIR-II发射光谱；

（C）对应的体外NIR-II光学成像；

（D）不同电解质和生物分子处理的Ag-CEW溶液的NIR-II光学信号强度；

（E）Ag₂S-CEW QDs分别在血清，血液，磷酸盐缓冲盐水（PBS）和水中的光稳定性曲线；

（F）Ag₂S-CEW QDs分别在血清，血液，磷酸盐缓冲盐水（PBS）和水中的NIR-II光稳定性成像。

图4. 原位内源性H₂S激活的Ag-CEW螯合物用于结肠癌的特异性NIR-II光学诊断

（A）结肠癌（HCT116）荷瘤小鼠的NIR-II成像；

（B）肺癌（A549）荷瘤小鼠的NIR-II成像；

（C）肿瘤区域的平均NIR-II光学信号强度变化。

【结论与展望】

本文报道了一种原位内源性H₂S激活的NIR-II发射的Ag-CEW纳米探针，用于结肠癌的智能光学诊断。我们设计的Ag-CEW螯合物在硫化后具有优异的NIR-II发射（1090 nm），并且具有高的光稳定性。由于其内源性H₂S激活特性，该探针能实现结肠癌的高特异性检测，并能完全清除来自肝、脾等RES系统的非特异性干扰信号，能有效提高结肠癌的检测灵敏性。该研究为早期结肠癌的高灵敏、高特异性诊断提供了新的可激活型NIR-II光学探针。

文献链接：Zhiming Deng, Mingyang Jiang, Youbin Li, Hongrong Liu, Songjun Zeng, Jianhua Hao, Endogenous H₂S-Triggered In Situ Synthesis of  NIR-II-Emitting Nanoprobe for In Vivo Intelligently Lighting Up Colorectal Cancer. (iScience, 2019, 17, 217-224.)

本文由湖南师范大学曾松军教授团队供稿。