近日，我校生物光子学研究院暨教育部、广东省激光生命科学重点实验室特聘研究员张涛及其课题组与邢达教授团队合作在分子探针介导的光声检测与成像领域取得重要研究进展，在国际化学与材料类顶级权威期刊《Journal of the American Chemical Society》上发表了题为《Dynamic-Reversible Photoacoustic Probe for Continuous Ratiometric Sensing and Imaging of Redox Status in Vivo》的研究论文。该工作基于氟硼二吡咯类染料开发了一种新型比率光声分子探针，首次运用光声成像技术实现了体内氧化还原平衡状态的动态检测与成像，并通过于分子光声探针在体内外对其可行性进行验证。

图1. 分子光声探针的响应示意图

生物体内的氧化还原平衡状态与多种生理过程以及疾病息息相关。当生物细胞内氧化活性或还原活性物质过量增多时，细胞会产生氧化或者还原应激，进而造成细胞凋亡、衰老、恶性转化等变化，在机体的生理、病理状态异常乃至肿瘤、神经退行性疾病等重大疾病的发生发展中起到重要作用。本文中，研究团队以细胞内具代表性的氧化分子物种（超氧阴离子O2?-）和还原分子物种（谷胱甘肽GSH）为靶标，基于氟硼二吡咯类染料，设计并合成了一种能够实时检测其动态平衡的新型比率光声分子探针BDP-DOH。该探针在超氧阴离子和谷胱甘肽的存在下，通过脉冲激光照射后可以产生一个可逆的光声比率信号，实现了对超氧阴离子与谷胱甘肽的选择性光声检测。同时，研究团队还通过模拟生物体内超氧阴离子和谷胱甘肽的动态变化，运用该探针实现对体内氧化还原平衡状态变化的动态光声监测与成像，为理解病理形成过程等提供了一种潜在的技术工具。

图2 分子探针介导的体内组织氧化还原态的光声成像分析

张涛课题组近年来致力于分子靶点的功能探针技术开发，通过设计构建特定分子探针，以肿瘤关键分子靶点作为识别和干预目标，结合当前新兴的光子学影像技术，开发多层面（肿瘤细胞、微环境及细胞内/外信号传导）、多靶点和多模态（超声、MRI、光学和光声）的功能探针技术，在活体层面对原位分子靶点进行标记、成像和靶向干预，以期为肿瘤分子水平的早期发现、精确诊断和个性化靶向治疗提供技术支持。

本论文是该课题组在近期生物活性分子靶点探针的基础（Biomaterials, 2019, 207, 39, IF: 10.273; Nano Research, 2019, 12, 931, IF: 8.515; ACS Sensors, 2019, 4, 44, IF: 6.944）上取得的突破性进展，该论文（https://doi.org/10.1021/jacs.9b10353，影响因子：14.695），第一作者为2017级博士生郑举敦，张涛和邢达为论文的共同通讯作者，华南师范大学为独立完成单位，该工作得到了国家自然科学基金和广东省自然科学基金支持。