一个终身纳米传感器用于活体pH定量成像和监测
Yiwei Fan1, Yuetian Pei1, Donghao Hu2
1Academy for Engineering and Technology, Fudan University, Shanghai, 200433, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|April 24, 2025
概括
研究人员开发了一种新型纳米传感器,用于精确,长期的体内pH值监测. 这一突破使得小鼠的胃肠道pH值能够得到详细的跟踪,进步了精准医学和诊断.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 纳米技术纳米技术
- 分析化学 分析化学
背景情况:
- 准确的体内生物标志物监测对于疾病研究和精准医学至关重要.
- 开发稳定的定量化化学传感器,长期在体内使用,面临诸如度变化和组织干扰等挑战.
研究的目的:
- 开发一种新型纳米传感器,用于精确,定量和长期的体内pH值监测.
- 克服现有的传感器在生物环境中持续监测的局限性.
主要方法:
- 使用兰化物染料纳米复合材料制造长寿命纳米传感器.
- 使用可逆变化分子灭绝系数和非辐射能量转移 (RNET) 进行pH传感.
- 描述纳米传感器性能,包括因纳米材料相互作用而导致的发光寿命和pKa转移.
主要成果:
- 纳米传感器证明了分子灭绝系数的64倍可逆变化,从而实现了动态RNET效率调整 (6.42%-35.23%) 和发光寿命调制 (265-383μs).
- 在服用质子抑制剂 (PPI) 后,成功监测了小鼠的胃肠道pH动态4小时.
- 由于与兰化物纳米晶体的协调,观察到染料pKa的显著变化,证明了接口工程的影响.
结论:
- 开发的纳米传感器提供了精确的定量体内pH值监测,克服了关键挑战.
- 这项技术为药物药理动力学和药物有效性的个体间变异提供了新的见解.
- 建立了一个用于体内诊断和治疗监测的多功能平台,推进精准医学.
