双比度目标触发光探测器用于瘤微环境蛋白酶活性和pH的同时定量可视化

科学领域:

• 生物医学工程
• 纳米技术
• 癌症研究

背景情况:

• 与瘤相关的蛋白酶表达异常和低细胞外pH值是癌症进展和转移的标志.
• 目前的方法主要依赖于细胞和组织研究,限制了这些因素的体内可视化.

研究的目的:

• 开发一种非侵入性方法,以可视化瘤微环境pH和蛋白酶活性的异质分布和集体行为.
• 研究矩阵金属蛋白酶-9 (MMP-9) 和酸性pH在引导瘤入侵中的协同作用.

主要方法:

• 使用pH敏感染料,近红外染料 (Cy5.5) 和Fe3O4纳米粒子构建目标触发的光纳米探针.
• 建立一个Förster共振能量传输 (FRET) 系统,通过MMP-9基质来感知瘤微环境的pH值.
• 使用Cy5.5作为体内可视化蛋白酶活动的内部参考的双比度系统的开发.

主要成果:

• 在人类结肠癌小鼠模型中,双比度纳米探针成功可视化了MMP-9过度表达和异常pH的空间异质性.
• 定量成像表明,这些因素不仅是异质的,而且在促进瘤入侵方面具有协同作用.

结论:

• 开发的纳米探针可以对关键瘤微环境指标进行非侵入性定量可视化.
• 这些发现突显了MMP-9和酸性pH在驱动体内瘤侵袭中的协同作用,为癌症诊断和治疗提供了洞察力.