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生命科学与医学技术学院于法标教授团队开发新型近红外荧光探针,实现阿尔茨海默病及神经炎症中丁酰胆碱酯酶活性动态可视化

作者:刘恒    编辑:符婷婷    发布日期:2026-07-03    阅读量:

该近日,海南医科大学(海南省医学科学院)生命科学与医学技术学院于法标教授团队在国际权威学术期刊 Sensors and Actuators: B. Chemical(Volume 454, 139615)上发表题为“Dynamic visualization of butyrylcholinesterase activity in neuroinflammation and Alzheimer's disease with an activatable near-infrared fluorogenic probe”的研究论文。该研究设计并合成了一种新型可激活近红外荧光(NIRF)探针DCICF3-CP,成功实现了对阿尔茨海默病(AD)及神经炎症模型中丁酰胆碱酯酶(BChE)活性的实时动态成像。这一成果为AD的早期诊断、病程监测及抗神经炎症药物疗效评估提供了全新的分子工具。

阿尔茨海默病是一种以进行性记忆丧失和认知功能障碍为特征的神经退行性疾病,神经炎症和胆碱能功能障碍在其病理进程中扮演着关键角色。丁酰胆碱酯酶(BChE)除在外周发挥水解功能外,在AD中晚期患者脑内表达显著上调。然而,由于缺乏兼具高选择性和高效血脑屏障(BBB)穿透能力的成像探针,在神经炎症和AD模型中对BChE活性进行实时可视化一直面临挑战。

针对上述瓶颈,研究团队以二氰基异佛尔酮(DCI)为近红外荧光团,以环丙基酯作为BChE特异性识别单元,同时在芳香环上引入三氟甲基以增强亲脂性、提升血脑屏障穿透能力,成功构建了DCICF3-CP探针。该探针在未激活状态下荧光微弱,一旦被BChE特异性水解,环丙基酯被切除,释放出荧光产物DCICF3,实现“Turn-on”式荧光响应。光谱表征显示,DCICF3-CP在650 nm处发射荧光,对BChE表现出极高的选择性,能有效区分乙酰胆碱酯酶(AChE)及其他生物相关分析物,检测限低至0.0144 U/mL。油水分配系数(logP=1.53)表明其具有良好的BBB穿透潜力。

在LPS诱导的神经炎症小鼠模型中,DCICF3-CP静脉注射后15分钟即可在脑内检测到显著增强的荧光信号,证实神经炎症状态下脑内BChE活性明显升高。而经阿托伐他汀(Atorvastatin, Atv)干预后,荧光信号显著降低,表明Atv治疗有效缓解了神经炎症。脑组织H&E染色进一步证实了Atv的神经保护作用。在APP/PS1转基因AD小鼠模型中,DCICF3-CP实现了对AD进展过程中BChE活性的动态追踪。3月龄、6月龄和9月龄APP/PS1小鼠脑内荧光强度分别为野生型小鼠的7.1倍、13.8倍和20.9倍,呈显著的年龄依赖性上升趋势。这一结果与Western blot分析高度一致,证实BChE表达水平与AD病理进程呈正相关。

该研究成功开发了一种兼具高选择性、快速响应和BBB穿透能力的BChE激活型NIRF探针DCICF3-CP,实现了从细胞到活体水平的BChE活性实时动态成像。该探针不仅可用于AD病理机制研究,还可用于抗神经炎症药物的疗效评估,为BChE相关神经退行性疾病的早期诊断和治疗监测提供了有力的分子影像工具。该论文通讯作者为海南医科大学王菲主任医师、刘恒教授和于法标教授。

全文链接:

Sensors and Actuators: B. Chemical,Volume 454, 1 May 2026, 139615. DOI:10.1016/j.snb.2026.139615