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癌癥是威脅人類生命與健康的重大疾病，藥物治療（化療）是治療癌癥的有效手段之一。為進一步提高療效、降低毒副作用，抗癌藥物的定位遞送和精確釋放成為抗癌藥物研發(fā)的重要內(nèi)容。然而，如何實時在線精準(zhǔn)示蹤抗癌藥物的遞送過程、靶向釋藥過程以及生物分布與代謝是迫切需要分析科學(xué)解決的難點和核心問題。

中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所師彥平研究員團隊近期利用熒光成像和質(zhì)譜成像相結(jié)合的多模式成像分析技術(shù)成功實現(xiàn)了實時精準(zhǔn)示蹤定向結(jié)直腸的新型前藥定位遞送、釋放、分布與代謝的全過程（圖1）。

圖 1利用多模態(tài)成像分析技術(shù)實現(xiàn)定向結(jié)直腸的新型前藥的實時精準(zhǔn)示蹤

研究人員創(chuàng)新性地設(shè)計合成了一種新型的偶氮基前藥AP-N=N-Cy，該偶氮基前藥由前體藥物分子（AP）通過多功能的偶氮苯基團與近紅外熒光團（Cy）相連接而成。研究結(jié)果表明：該偶氮基前藥不僅可作為對偶氮還原酶響應(yīng)的近紅外探針以實時示蹤藥物遞送過程，而且還可作為抗癌藥物分子(AdP)的遞送平臺。在偶氮還原酶存在的情況下，AP-N=N-Cy中的多功能偶氮苯基會發(fā)生斷裂進而釋放AdP和Cy，其偶氮苯基團充當(dāng)了開啟Cy熒光的開關(guān)，它的引入使得該偶氮基前藥具有了獨特的熒光開-關(guān)特性?；谂嫉€原酶會特異性地在結(jié)腸中分泌，該偶氮基前藥實現(xiàn)了在結(jié)腸中特異性的定位遞送與靶向釋放。

該偶氮基前藥可以口服，并且在到達結(jié)腸前具有高穩(wěn)定性和低毒性。鑒于抗癌藥物分子釋放與熒光開啟過程的同步性，可利用熒光成像方法對抗癌藥物分子在體外、離體和體內(nèi)的遞送進行精確示蹤，并利用質(zhì)譜成像在分子水平上對AdP和Cy在不同組織中的生物分布進行精確分析。據(jù)了解，這是首次通過多模式成像方法在體內(nèi)對結(jié)腸特異性的藥物釋放和生物分布進行實時的精準(zhǔn)示蹤。

該研究成果近期發(fā)表在Analytical Chemistry, 2020, 92: 9039-9047上，文章的第一作者是該團隊的趙曉博博士，共同第一作者為哈偉副研究員，師彥平研究員為文章的通訊作者。以上工作得到了國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會的支持。