发展可定量测量体内乏氧水平的比率成像技术对于预测癌症治疗和诊断的有效性而言至关重要。由于近红外荧光(NIRF)和光声(PA)成像具有互补优势，因此NIRF/PA双比率探针有望精确显示肿瘤的乏氧水平。然而，由于吸收的激发能往往固定于单个发色团中，其NIRF和PA效应总是会相互竞争，这也极大地阻碍了NIRF/PA双比率探针的发展。广西师范大学沈星灿教授和陈华教授首次通过硫取代方法将现有的半菁染料(Cy)转化为NIRF/PA双比率支架，从而构建了一种实现荧光和光声效应之间的能量平衡策略，。

本文要点：

（1）基于这种优化的支架，实验首次报道了一种对硝基还原酶双比率响应的探针AS-Cy-NO₂，并将其用于在体内对肿瘤乏氧进行定量可视化成。AS-Cy-NO₂由NIRF/PA支架硫杂蒽-半菁(AS-Cy-1)和4-硝基苯部分组成，当被与肿瘤乏氧相关的生物标志物(硝基还原酶，NTR)激活时，它会表现出10倍的NIRF增强(I₇₇₃/I₇₃₃)和24倍的PA增强(PA₇₃₀/PA₆₇₀)。

（2）研究表明，双比率NIRF/PA成像可在异种乳腺癌模型中准确地定量乏氧程度，具有较高的灵敏度和成像深度。与此同时，该探针的3D最大密度投影(3D MIP)PA图像可以精确地区分实体瘤中高度异质性的氧分布。因此，这一研究不仅构建了首个可定量精确监测肿瘤乏氧水平的双比率NIRF和PA探针，也提供了一个新型的NIRF/PA支架，其可推广应用于对其他疾病相关生物标志物的双比率成像。

Shuping Zhang. et al. A General Approach to Design Dual Ratiometric Fluorescent and Photoacoustic Probe for Quantitatively Visualizing Tumor Hypoxia Levels in Vivo. Angewandte Chemie International Edition. 2021

DOI: 10.1002/anie.202107076

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202107076