放射医学协同创新中心高明远教授团队与新加坡南洋理工大学邢本刚教授合作，在实时动态的精准跟踪多种自由基信使分子并探究其病理发展过程的研究领域取得重要进展，相关成果发表在国际顶级学术期刊《自然通讯》（Nature Communications, 2019, 10, 1087.）上。
基于光声断层扫描技术（MSOT）具有的多波长吸收、深层组织穿透性以及高时空分辨率等特性，该研究团队利用稀土上转换荧光纳米粒子（UCNs），设计了一种新型的纳米探针用于多波谱光声和上转换荧光信号的实时采集和动态成像，并以此来实现多种自由基的同步跟踪并动态剖析其与药物诱发的病理损伤之间错综复杂的相关性（图5）。他们选择了两种分别对ROS（e.g., O2•-）和RNS（e.g., ONOO-）高度敏感的花青染料（HCy5和Cy7）并装载在纳米探针表面，其中HCy5会经历ROS氧化引发的结构重排并呈现增强的吸光度，而Cy7会受到RNS诱导的分子断裂而导致吸光度的降低，这种反向的变化使得利用MSOT技术实现多种自由基变化的实时比率跟踪成为可能。同时，由于染料吸收光谱与纳米载体的上转换荧光光谱（660 nm和800 nm）之间特异的荧光共振能量转移（LRET）过程，使得该探针可以利用具有深层穿透性的上转换荧光来进一步监测自由基信号的变化过程。在活体研究中，他们以小鼠药物性肝损伤为模型，对不同肝毒性药物诱发肝脏炎症过程中产生的ROS和RNS进行同时跟踪扫描，并发现在不同药物刺激下氧氮自由基之间的动态转化和平衡，从而为相关疾病的深层次实时病理剖析提供了理想的诊断平台。该研究成果有望作为新一代的非侵入式诊断技术，为人们深入探索相关疾病的生理病理机制、实现高通量的药物筛选和高效精准的临床治疗提供新颖的研究策略。
图5响应型分子影像研究药物诱导的肝毒性