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酶对正常细胞和生理功能至关重要

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酶对正常细胞和生理功能至关重要,但由于其异常活性,与癌症和糖尿病等多种疾病有关。因此,跟踪酶活性对于疾病的诊断和监测是一种有价值的策略。传统成像技术受到造影剂需求、低灵敏度和时空分辨率的限制。为了克服这些限制,研究人员越来越多地研究荧光探针,以实现酶动力学和相应疾病状态的非侵入性实时可视化。

在一篇新的评论文章中,来自韩国的研究人员总结了酶激活近红外 (NIR) 荧光探针开发的最新进展及其在生物医学研究和医学中的多种应用。主要作者高丽大学医学院的 Jun-Seok Lee 教授和韩国梨花女子大学的 Juyoung Yoon 教授进一步深入了解了他们的文章,他们解释说:“虽然传统的生物标志物检查依赖于靶标的比较表达水平,但酶,它不反映酶的活性。酶激活荧光探针可以帮助监测体外和体内酶活性的动态。” 该综述文章于 2023 年 9 月 27 日在线发布,并将于2023年 11 月发表在《分析化学趋势》第168 卷上。

酶激活荧光探针主要由三个组件组成:激活时发出荧光的荧光团、连接体和酶识别单元。当探针遇到目标酶时,产生的电荷或能量转移会激活近红外荧光团,发出可检测的荧光。作者描述了这些适应性荧光探针的各种设计策略,在针对代谢过程、神经传递、细胞生长和细胞死亡以及其他关键过程中涉及的酶的研究中具有多种应用。

近红外荧光探针广泛用于生物医学成像中以可视化细胞和组织,它们提供细胞中酶活性以及动物疾病模型的高灵敏度和实时测量。它们的选择性允许检测特定于某些肿瘤或疾病的异常酶,有助于早期诊断和鉴别诊断。此外,它们还用于勾画肿瘤边缘或特定组织,指导手术切除,并有望评估酶靶向疗法的治疗反应。此外,它们的应用还扩展到环境传感、食品安全、水和空气分析。

酶激活荧光探针具有高特异性和灵敏度、优异的生物相容性、易用性和可调特性,使其成为生物医学研究和医疗保健领域的宝贵资产。进一步的研究有助于设计能够区分不同细胞类型的多目标荧光探针,并有助于临床研究、诊断、疾病监测和治疗。总体而言,这些探针具有彻底改变医疗保健的巨大潜力。

本综述增强了我们对荧光探针的理解,并为未来扩展其应用的研究奠定了基础。作者总结道:“酶活性异常是多种疾病的标志。近红外荧光探针可用作此类生物标志物可视化和定量的分子工具。虽然它们的开发取得了重大进展,但仍需要进行更多研究来扩大其生物应用。”

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