来源：分析测试百科网

　质谱成像和荧光成像结合的多模态成像是近年来研究的热点，可在分子水平精准表征肿瘤组织及药物在组织中的分布，并助力研究者设计探针来动态示踪抗癌药物的作用机制。近日，分析测试百科网采访了中国科学院兰州化学物理研究所师彦平研究员，他分享了团队面向国家重大需求，在新药研发、疾病诊断等领域的研究进展，并对色谱、光谱、质谱在科研中发挥的作用，仪器企业如何助力创新型科研分享了心得。

中国科学院兰州化学物理研究所研究员师彦平

　　精准示踪定向结直肠癌新型前药作用机制

　　癌症是威胁人类生命与健康的重大疾病，药物治疗（化疗）是治疗癌症的有效手段之一。为进一步提高疗效、降低毒副作用，抗癌药物的定位递送和精确释放成为抗癌药物研发的重要内容。然而，如何实时在线精准示踪抗癌药物的递送过程、靶向释药过程以及生物分布与代谢是迫切需要分析科学解决的难点和核心问题。

　　师彦平团队利用荧光成像和质谱成像相结合的多模式成像分析技术成功实现了实时精准示踪定向结直肠的新型前药定位递送、释放、分布与代谢的全过程， 相关成果发表在Analytical Chemistry（2020, 92: 9039-9047；2021,93: 15080-15087）期刊上，获中国发明专利授权（ZL 201910659179.4）1项。

利用多模态成像分析技术实现定向结直肠的新型前药的实时精准示踪

CLSM激光共聚焦显微镜，FL荧光成像，IMS质谱成像

　　研究人员创新性地设计合成了一种新型的偶氮基前药AP-N=N-Cy，该偶氮基前药由前体药物分子（AP）通过多功能的偶氮苯基团与近红外荧光团（Cy）相连接而成。研究结果表明：该偶氮基前药不仅可作为对偶氮还原酶响应的近红外探针以实时示踪药物递送过程，而且还可作为抗癌药物分子(AdP)的递送平台。在偶氮还原酶存在的情况下，AP-N=N-Cy中的多功能偶氮苯基会发生断裂进而释放AdP和Cy，其偶氮苯基团充当了开启Cy荧光的开关，它的引入使得该偶氮基前药具有了独特的荧光开-关特性。基于偶氮还原酶会特异性地在结肠中分泌，该偶氮基前药实现了在结肠中特异性的定位递送与靶向释放。

　　该偶氮基前药可以口服，并且在到达结肠前具有高稳定性和低毒性。鉴于抗癌药物分子释放与荧光开启过程的同步性，可利用荧光成像方法对抗癌药物分子在体外、离体和体内的递送进行精确示踪，并利用质谱成像在分子水平上对AdP和Cy在不同组织中的生物分布进行精确分析。这是首次通过多模式成像方法在体内对结肠特异性的药物释放和生物分布进行实时的精准示踪。

　　精准肿瘤成像 助力手术治疗

　　手术治疗（外科治疗）是癌症常见和有效的治疗手段之一。癌症部位的精准成像能够保障肿瘤组织的完全切除和健康组织的不必要切除，不仅是癌症临床诊断的重要手段，也是肿瘤手术治疗的“导航”。然而，如何实现肿瘤病变组织和正常组织的精准成像辨识是分析科学的难点和核心问题。

　　师彦平团队利用肿瘤缺氧和高浓度谷胱甘肽的微环境特征，采用非共价的构筑理念，创新性地设计制备了一种“双锁”近红外荧光探针CF3C4A-CySS。该CF3C4A-CySS探针仅仅在肿瘤微环境中缺氧和高浓度谷胱甘肽的共同作用下被激活，开启近红外荧光信号。研究人员在细胞和荷瘤小鼠等体内外实验中验证了“双锁”探针CF3C4A-CySS的特异性成像性能。此外，研究人员还利用质谱成像技术，在分子水平上进一步确证CF3C4A-CySS探针在肿瘤部位定位激活的特性。结果表明，设计制备的“双锁”近红外荧光探针CF3C4A-CySS能同时响应肿瘤缺氧和谷胱甘肽两种刺激，高选择性地探针肿瘤细胞和肿瘤组织，为精准的肿瘤成像和肿瘤诊断提供了技术手段。

双锁定近红外荧光探针在肿瘤微环境下激活示意图

　　该研究工作以“Noncovalent Dual-Locked Near-Infrared Fluorescent Probe forPrecise Imaging of Tumor via Hypoxia/Glutathione Activation”为题发表在Analytical Chemistry (2022, 94: 6574–6581)上，申请中国发明专利（CN 202210077888.3）1项。

　　岛津——科学研究不可或缺的工具

　　归国20年来，师彦平开展了多项科研工作，涉及天然药物、食品安全、治疗药物控释、疾病早期诊断等；获得7项甘肃省自然科学奖，400余篇SCI论文，申请专利80余项、专利授权30余项。

　　“做好科研，必须要有好工具；科学仪器对科研贡献巨大。”师彦平常同学生们讲：台秤使用得再精确，没有天平精确；天平使用得再精确，没有质谱精确。回顾和岛津20年来的合作过程时师彦平说：“我最早的研究方向是天然药物，其中最主要的任务是结构鉴定。”2001年回国后，师彦平应用研究所已配置的岛津紫外，来进行有机化合物的结构鉴定。在开展食品安全研究工作后，团队添置了岛津的液相色谱，对复杂的样品进行分离分析和定性定量，并通过与其它标准品的对比来确定样品类型。2019年团队添置了岛津的成像质谱，用于研究药物释放过程、进行疾病的早期诊断，并围绕疫情的发展开展科研工作。

　　回顾同岛津的合作师彦平表示：首先，岛津的科学仪器非常全面且历史悠久，比如紫外、原子吸收、气相、液相，质谱亦有50年历史。这种综合性的优势，有利于不同领域和学科的科研人员开展工作。

　　第二点，岛津提供了贴心优质的服务。师彦平以质谱成像为例，分享了“打动”自己的几件事。

　　2021年伊始，质谱成像运行不太稳定，而当时疫情很严重，“可能维修工程师很容易找个借口，就可以不来了。但接到电话后工程师立即办手续、测核酸，2天内就赶到了实验室。”师彦平说道，“当时疫情蔓延，岛津的工程师让我们很感动。”

　　质谱成像运转1年多后，有个定标用的真空规的位置稍有点变化，为了使仪器达到更好的效果，岛津很快更换了新部件。

　　“2020年安装仪器伴随者疫情的蔓延，岛津对团队提供了很多支持。如果服务稍有不好，1年半载就拖过去了。”师彦平说，“正因为仪器一直很好地运转，有力地支持团队每天的分析工作，因此我们近两年完成了很多工作。”

　　质谱成像作为新兴技术，师彦平团队在研究过程中边学边用。团队一开始遇到很多瓶颈性问题，发表论文的过程中有很多针对仪器的疑问，岛津的工程师耐心地帮助解决问题，提供解决方案。岛津日本总部也对难题提供了大量支持。正是这些良好贴心的服务，发挥了仪器的作用，保证了研究人员的科研工作。

　　第三点，岛津仪器在科研工作中发挥了重要作用，并且提供了解决方案。

　　比如，岛津推出的质谱成像等技术具有前沿创新，为科研人员提供了更先进的平台。质谱成像（MSI）作为一种免标记的分子成像技术，可直接获取药物及其代谢物以及脂质、多肽、蛋白质等内源性代谢物在组织中的分子信息和空间分布信息，在生物、医学等领域展现出良好的应用前景。师彦平团队在2019年采购了岛津的质谱成像，这是西北5省第一台质谱成像，可覆盖西北5省的科研工作。团队应用成像质谱完成大米、枸杞等基金委的联合项目，开展疾病诊疗探针和肿瘤成像等研究工作，并取得了一系列成果。

　　科学院的人才引进、国际合作、西部行动等项目中，均要求植物的结构鉴定，岛津的紫外、液相色谱等仪器，在项目中发挥了很大作用。师彦平举例说：课题组曾承担一项科技部的重点研发支撑项目，和乌兹别克斯坦合作研究，对中草药进行成分鉴定，岛津的制备液相发挥了重要作用，制备出更高量级的高纯度成分，更利于结构鉴定；而传统的方法杂质较多，结构鉴定受到很大干扰。

　　第四点，岛津一直致力于促进行业交流，大力支持甘肃和全国的色谱会议。岛津通过仪器设备的研发制造，为研究者提供科学工具，销售仪器后又支持了大量的学术活动，形成了良性循环，促进了研究人员的交流合作。

　　面向国家重大需求 继续深入合作

　　回国20年来，师彦平团队面向国家重大需求，在生命健康、疾病诊疗、新药研发方面攻克了一个又一个难题。“科研工作不是思考出来的，大部分人不是爱因斯坦、霍金这种天才，科研探索主要依靠实验来验证，验证出规律来才能变成科学。”展望未来同岛津的合作时师彦平表示，“仪器在科研的整个过程中发挥巨大的作用。只要岛津百年老店一直在发展，我们将来会展开更多的合作。”