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腫瘤微環境中的理化特徵因為與腫瘤的生長、侵襲、轉移密切相關，受到了人們的廣泛關注。針對這些特徵（包括乏氧、低pH值、還原性、異常的酶表達等），傳統的侵入式研究不僅會對人體帶來損傷，得到的信息也十分有限。快速發展的分子影像技術提供了對腫瘤微環境無創監測的新方法。通過對奈米材料進行設計、修飾，智能奈米探針可以在腫瘤微環境中，對某些特徵進行響應，從而得到腫瘤微環境的實時、高分辨、細胞水平甚至分子水平的影像。因此，設計發展針對腫瘤微環境的智能分子影像探針具有重要意義。
在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的大力支持下，中國科學院科學家團隊——化學研究所膠體、界面與化學熱力學重點實驗室高明遠課題組科研人員近年來在智能分子影像探針領域開展了深入研究。課題組制備了尺寸均一、光學磁學性能優良的奈米顆粒（Chem. Mater., 2015, 27(4), 1299–1305.；Chem. Commun., 2016, 52(34), 5872-5875.；Chem. Mater., 2015, 27(23), 7918-7925.），並研究了其不同尺寸、配體對生物相容性、體內分布的影響（Chem. Commun., 2014, 50(17), 2170-2172.；Adv. Mater., 2014, 26(17), 2694-2698；Nanoscale, 2015, 7(25), 11075-11081.）。同時，構建了響應型分子影像探針（Adv. Mater., 2017, 29(24), 1701095；ACS Nano, 2015, 9(3), 3199–3205.），做到了對腫瘤微環境靶向響應、高靈敏的腫瘤成像。
在上述研究的基礎上，他們成功設計了一種靶向雙比例計量熒光探針。該探針能夠通過系統遞送的方式聚集在腫瘤位置，並且同時檢測腫瘤微環境中MMP-9酶的活性和pH值。不僅響應迅速，而且可以提供腫瘤中兩種特徵的定量信息。利用該探針，研究人員發現體內高表達的MMP-9與腫瘤微環境中的低pH值在時間和空間上都有很強的相關性，而這兩者共同揭示了腫瘤侵襲發展方向。該工作提供了一種新的探針設計思路，可以為活體水平研究腫瘤微環境中各種惡性因子提供有力工具，已發表於J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 211-218。
化學所在腫瘤微環境分子影像奈米探針研究方面取得進展
（來源：中國科學院）