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南方医科大学团队开发新型AIE生物探针用于蛛网膜下腔出血的超灵敏检测与评估
1. 研究团队与发表信息
本研究由南方医科大学南方医院检验医学系的Maliang Tao、Jian Mao、Yun Bao等共同完成，通讯作者为Qian Wang、Lei Zheng和Bo Situ。研究成果发表于Advanced Science期刊（2023年1月），标题为《A Blood-Responsive AIE Bioprobe for the Ultrasensitive Detection and Assessment of Subarachnoid Hemorrhage》。
2. 学术背景
蛛网膜下腔出血（Subarachnoid Hemorrhage, SAH）是卒中中致死率最高的亚型之一，由脑表面血管破裂导致。目前SAH动物模型（如血管内穿孔模型）的出血程度评估依赖解剖或低灵敏度的影像技术（如CT/MRI），难以检测微量出血（<10 μL）。因此，开发高灵敏度、高信噪比的出血检测工具对研究SAH病理机制和治疗策略至关重要。
本研究基于聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission, AIE）特性，设计了一种水溶性小分子探针TTVP。该探针通过特异性结合血液成分（如白蛋白和细胞膜），在出血区域激活近红外（NIR）荧光，实现超灵敏检测。研究目标包括：
1. 验证TTVP的血液响应特性；
2. 建立SAH模型的荧光分级系统；
3. 提供优于现有技术的微出血检测方案。
3. 研究流程与方法
3.1 TTVP的合成与光物理性质表征
- 合成路线：TTVP由4-溴-N,N-二苯基苯胺（AIE单元）和吡啶鎓基团组成，通过核磁共振（NMR）和高分辨质谱（HRMS）验证结构（支持信息Scheme S1, Figures S1-S3）。
- 光物理测试：在THF/水混合体系中，TTVP在99% THF中荧光强度比水溶液增强128.6倍，证实其AIE特性（Figure S4）。
3.2 体外血液响应机制研究
- 血液激活实验：TTVP在PBS中无荧光，加入血液后20秒内荧光强度达80%最大值，10分钟稳定（Figure 2b, S6）。
- 组分分析：通过分离全血为血浆和血细胞，发现TTVP主要响应血浆中的白蛋白（Figure 3a-c）。蛋白酶K消化后荧光消失，进一步验证白蛋白的关键作用（Figure 3d）。
- 灵敏度与信噪比：TTVP可检测低至1 μL的血液，信噪比（S/N=39）显著高于临床常用探针FITC和ICG（Figure 2f）。
3.3 体内SAH模型构建与成像
- 动物模型：采用改良的血管内穿孔术诱导C57BL/6J小鼠SAH（Figure 4）。创新性设计了一种注射装置（胰岛素针头+超细毛细管），在穿刺同时将TTVP注入蛛网膜下腔，避免外周血干扰。
- 成像与分级：通过近红外荧光成像（NIRF）将SAH出血分为6级（Grade 0-5），并对比MRI和解剖结果（Figure 7）。TTVP可检测MRI无法识别的弥漫性微出血（Grade 1）。
3.4 生物安全性与代谢评估
- 毒性测试：CCK-8实验显示TTVP在50 μg/mL浓度下对细胞无毒性（Figure S11）。
- 组织穿透性：TTVP荧光可穿透0.75 cm厚鸡肉组织（Figure S12-S13）。
- 代谢分析：TTVP在24小时内通过外周血完全代谢（Figure S16）。
4. 主要研究结果
- TTVP的AIE特性：在血液中荧光增强108倍，线性检测范围为1-9%血液浓度（Figure 2c-d）。
- 超高灵敏度：可检测1 μL微量出血，信噪比达39（Figure 2f）。
- SAH分级系统：基于荧光强度将出血分为6级，与解剖结果高度一致（Figure 7）。
- 技术优势：相比MRI，TTVP能识别微出血，且无需放射性对比剂（Figure 7）。
5. 结论与价值
本研究首次将AIE探针应用于SAH检测，其科学和应用价值包括：
- 科学价值：揭示了TTVP通过白蛋白和细胞膜结合激活荧光的分子机制，为AIE探针设计提供新思路。
- 临床应用潜力：为SAH及其他出血性疾病（如消化道出血）的早期诊断和疗效评估提供高灵敏度工具。
- 技术创新：改良的血管内注射装置和荧光分级系统可推广至其他动物模型研究。
6. 研究亮点
- 首创性：首个基于AIE的SAH荧光分级系统。
- 超灵敏性：检测限低至1 μL血液，优于现有影像技术。
- 多学科交叉：结合化学探针设计、外科手术改良和影像学分析。
7. 其他价值
- 方法普适性：TTVP的“动脉内给药”策略可拓展至其他封闭性出血模型。
- 长期稳定性：TTVP在脑脊液中24小时内保持稳定（Figure S7），适合长期监测。
（报告总字数：约1500字）