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用于蛋白酶活性光声荧光检测的可活化碳菁二聚体( Activatable Carbocyanine Dimers for Photoacoustic and Fluorescent Detection of Protease Activity )
Colman Moore Raina M. Borum Yash Mantri Ming Xu Jesse V. Jokerst
可激活造影剂因其对成像靶点的低背景和高特异性而成为研究热点。由于蛋白酶是癌症、感染性疾病、炎症性疾病等的关键生物标志物，因此对蛋白酶活性的工程敏感性是特别需要的。在此，我们开发并表征了一组肽连接的花菁偶联物，用于光声(PA)和荧光成像双模态检测蛋白酶活性。肽-染料偶联物被设计成通过分子内二聚作用进行接触猝灭，并含有n个染料(n=2,3,4）和N-1个可裂解肽底物。偶联物的吸收峰相对于游离染料蓝移50nm，荧光猝灭。这种效应对溶剂极性敏感，并可通过溶剂从水到二甲基亚砜的转换而逆转。以胰蛋白酶为模型蛋白酶，我们观察到蛋白质水解后的峰吸光度恢复2.5倍，荧光增强330～4600倍，皮摩尔检测限。进一步表征了二聚体探针对PA的活化作用。蛋白水解释放单个染料肽片段，通过在680 nm处增加吸收，产生5倍的PA增强，对胰蛋白酶的纳摩尔敏感性。肽底物也可以调节蛋白酶的选择性；作为概念验证，我们检测了新型冠状病毒病毒感染中与病毒复制相关的主要蛋白酶（Mpro）。最后，激活的探针在小鼠皮下成像，信号与裂解的探针呈线性相关。总之，这些结果证明了一种可调谐的蛋白酶活性分子成像支架，在疾病监测、肿瘤成像、术中成像、体外诊断和护理点传感等领域具有潜在的价值。
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