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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的重要內容。然而，如何實時在線精準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解決的難點和核心問題。

中國科學院蘭州化學物理研究所師彥平研究員團隊近期利用熒光成像和質譜成像相結合的多模式成像分析技術成功實現了實時精準示蹤定向結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利用多模態成像分析技術實現定向結直腸的新型前藥的實時精準示蹤

研究人員創新性地設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。研究結果表明：該偶氮基前藥不僅可作為對偶氮還原酶響應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生斷裂進而釋放AdP和Cy，其偶氮苯基團充當了開啟Cy熒光的開關，它的引入使得該偶氮基前藥具有了獨特的熒光開-關特性。基于偶氮還原酶會特異性地在結腸中分泌，該偶氮基前藥實現了在結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，并且在到達結腸前具有高穩定性和低毒性。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、離體和體內的遞送進行精確示蹤，并利用質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。據了解，這是首次通過多模式成像方法在體內對結腸特異性的藥物釋放和生物分布進行實時的精準示蹤。

該研究成果近期發表在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基金和中國科學院青年創新促進會的支持。