内容提要
急性肾损伤(AKI)是一种普遍而复杂的临床疾病，与发病率和死亡率升高有关，需要在全球范围内对肾损害进行细致的检测和监测。由于分子探针和检测器的敏感性、快速性和成本效益，生物医学对AKI的分子探针和检测器表现出浓厚的兴趣。生物成像技术在识别和量化AKI指标，增强诊断方法以及潜在地改进临床治疗以立即控制损伤方面发挥着重要作用。分子探针是药物筛选、发现肾保护成分、信号通路和药物肾毒性作用的重要工具。本文综述了分子探针的最新进展，强调了它们在肾脏清洁性、多通道检测能力、近红外ⅱ响应性和对活性氧的反应性等方面的卓越功效。这些探针为评估肾脏损害和评估药物的治疗效果提供了增强的好处，同时减少了毒性作用。此外，本文还探讨了该领域未来的潜力和挑战，旨在促进分子生物成像技术在肾脏疾病早期诊断和治疗中的发展和提高。
AKI的生物成像策略
现代医学严重依赖生物分子数据来诊断和监测疾病状态。这些数据不仅用于诊断目的，而且在评估药物和其他治疗干预措施的有效性方面也起着至关重要的作用传统上，使用昂贵的设备、复杂的设施和劳动密集型的方法，使用传统的临床方法(如质谱法、色谱法和酶联免疫吸附法)从体液中提取这些信息即使存在缺陷，有几种临床方法仍被认为是黄金标准，因为它们产生的结果非常精确和一致因此，迫切需要探索新的方法，为监测医学标本(如用于诊断的体液)中的生物分子、药物和副产品提供敏感、一致和具有成本效益的分析措施，并用于跟踪治疗干预措施建立用于检测AKI和筛选药物治疗效果的生物成像平台是当今推进临床实践的最流行策略之一。为此，各种生物成像技术，包括等离子体和电化学探测器，纳米颗粒的结合和各种生物识别成分(如抗体，适配体，分子印迹分子)被应用于提高探测器的诊断能力。
分子成像
分子成像，一种非侵入性的方法，证明了实时监测生物体疾病进展的能力。它有望对肾脏中的细胞事件进行纵向体内跟踪，为具有挑战性的基于静态分析的体外诊断技术提供了有价值的替代方案。而单光子发射计算机断层扫描，对比度增强计算机断层扫描，磁共振成像，和超声检查通常用于肾脏筛查，它们主要用于检测器官的解剖和功能变化，而不是特别有助于识别发生在早期阶段并导致aki的分子变化。光学成像用于跟踪动物模型中的疾病演变并反复探测分子事件化学发光成像和荧光/磷光成像是利用不同的化学或生物过程来实现精确测量的两种成像方法荧光成像在过去十年中取得了显著的进步。由于其高灵敏度、准确性、非侵入性、优异的时空分辨率和实时监测能力，它正在成为化学、生物学和医学领域越来越有用的研究方法。由于其紧凑的尺寸和灵活的可修改性，小分子荧光探针往往是非常重要的荧光成像方法。
许多生物活性分子的荧光探针的可用性，包括金属离子、硫醇、蛋白质/酶、pH、活性氧(ROS)、活性氮(RNS)和活性硫(RSS)，大大提高了我们对这些物种生物学的理解这是一种检测不同生物分子的非侵入性方法与传统方法相比，使用荧光探针可以实时连续监测活细胞中生物反应的表达水平和催化活性。这显示了巨大的应用潜力另一方面，化学发光的特点是通过称为化学激发的化学反应产生光，已经发展成为一种先进的体内生物成像和治疗方法。它可以成功地消除荧光技术中存在的背景自身荧光，因为它不需要外部光学刺激，为生物成像提供了非常准确的检测和信噪比本综述分为五个不同类别的分子探针，旨在引导读者了解这些不同类别荧光探针的最新进展。每个类别在检测和理解AKI方面都有特定的目的。第一类涉及基于肾脏清除率的探针，它利用肾脏的自然过程进行检测，并利用荧光成像提供对AKI的实时洞察。
第二类侧重于多色荧光探针，提高生物成像精度。第三类探索近红外(NIR) II荧光探针，与早期的NIR- i窗口相比，它提供了卓越的成像质量，更高的信噪比和更深的组织穿透。第四类介绍ros响应探针，用于检测氧化应激，识别AKI的早期阶段并可能影响其进展。最后，第五类是用于高通量药物筛选、揭示肾保护成分、阐明信号通路和研究药物肾毒性作用的分子探针，代表了分子成像的前沿研究领域。
基于肾间隙的AKI成像探针
许多造影剂不适合临床翻译是由于体内成像时器官滞留引起的急性或慢性毒性。为了减轻器官滞留引起的毒性，了解这些药物的药代动力学特征并优化其体内清除途径至关重要基于肾脏清除率的荧光探针利用肾脏的自然过滤和排泄过程来检测和监测急性肾损伤(AKI)这些探针经常使用荧光成像技术来提供有关探针从体内肾脏清除的实时数据。Huang等人报道了一种先进的可肾清除激活双报告基因(ADR)的合成，用于造影剂诱导的急性肾损伤(CIAKI)的实时体内成像。ADR具有化学发光和近红外荧光(NIRF)信号通道，可被溶酶体损伤(NAG)和氧化应激(超氧阴离子，O2•−)特异性激活。。在活体小鼠肾脏中检测到O2•−和NAG水平的逐渐增加，在CIAKI后肾小球滤过率(GFR)和组织损伤显著下降之前，由于其特殊的肾脏清除率(24小时注射后给药剂量的80%)。ADR优于标准临床试验，可提前16小时(化学发光)和至少8小时(NIRF)显示CIAKI。同样，Huang等人引入了用于精确跟踪尿液消除的分子肾探针(MRPs)。这些探针使药物性AKI的原位光学成像成为可能。通过利用早期AKI指标，如O2•−、NAG和caspase-3来激活NIRF或化学发光信号，研究小组实现了活体小鼠肾脏分子事件的纵向成像。他们在临床表现明显的AKI之前观察到细胞凋亡、溶酶体降解和氧化应激。与以前的方法相比，MRPs可以至少提前36小时对顺铂诱导的AKI进行无创检测，超越了传统的尿液分析技术，为早期AKI诊断提供了有希望的临床应用。
为了实时成像肾脏中的ROS和RNS, Huang等人合成了两种具有高肾清除率的近红外化学发光报告细胞(ncr)。ncr的化学发光成分和肾清除增强剂分别是Schaap 's含二氧乙烷的改性双氰亚甲基- 4h -吡喃和β-环糊精单元。NCR1和NCR2分别对O2•−和过氧亚硝酸盐(ONOO−)有选择性地激活近红外化学发光。由于其高肾清除率和纳摩尔敏感性，ncr允许在肾毒性暴露期间对肾脏中的活性氧和氮(RONS)进行无创监测，并检测细胞中内源性RONS的细微过表达。当药物引起AKI时，与NCR2相比，NCR1的激活速度更快，这意味着O2•−和ONOO−的有序升高。
此外，排出的ncr的荧光可以用于AKI的尿液分析，有助于在组织学调查前至少24小时识别出RONS过表达。因此，本工作提出了超灵敏的近红外化学发光探针，并为将其转化为有效的体内器官检测显像剂提供了指导。
Zhang等人创建并合成了一种小分子PA探针(BDP-3)。他们发现，在生理环境下，BDP-3可以形成完全可清除的纳米聚集体。当BDP-3中H2O的百分比从40%增加到90%时，其水动力直径从0.64±0.11 nm增加到3.74±0.39 nm。此外，这种意想不到的变化与PA强度显著增加2.06倍有关。
因此，在PA成像中使用BDP-3为安全检测化疗、中药和药物对比治疗诱导的动物模型AKI提供了一种新的方法。与标准血浆指数测试相比，该方法显示出更高的准确性，表明在未来的临床诊断中具有重要的潜力Zhou等人开发了两性离子单分子半青氨酸(ZCs)作为药物性肾衰竭(DIRF)早期检测的可激活报告基因。他们通过整合烷基磺酸盐和季铵盐阳离子获得两性离子特性，从而实现最小的血浆蛋白结合(<5%)和高肾脏清除率(约96%)。它们的可激活报告基因ZCRR隐藏在caspase-8可切割的四肽中，在顺铂诱导的DIRF小鼠肾脏中有效积累，在caspase-8激活时发出近红外荧光信号。这使得肾内细胞凋亡的敏感检测比临床方法早60小时，从而可以精确评估细胞凋亡修复效果。这也为远程DIRF检测和通过光学尿液分析预测肾脏保护效果提供了潜力。
多色荧光探针在AKI进展中的应用
理论上，使用两个探针同时视觉跟踪不同的分析物或生物标记物是可能的。然而，增加两个探针可能会出现频谱重叠、反应交叉和其他问题等挑战。因此，使用多通道或多色探针对于实现精确的生物成像是有利的它是指用于化学和生物学研究的一类分子仪器，目的是观察和分析细胞或组织的不同部分。这些探测器发射的各种波长的光使研究人员能够同时监测和区分样品中的多个目标和结构。这种多功能性提供了诸如提高诊断准确性、提高诊断效率、降低诊断成本和减少患者不适等好处。
Tong等人用Brite 670和Dabcyl-KFFFDEVDK-FAM包裹在低分子量壳聚糖纳米颗粒中，描述了一种肾细胞靶向双信号纳米探针(图3A)。他们的共聚焦荧光成像结果显示，纳米探针可以在药物性肾损伤(DIKI)的晚期看到caspase-3的激活，在肾细胞和组织水平的早期阶段看到羟基自由基(•OH)的上调。
他们声称，采用纳米探针成像技术，小鼠DIKI模型中8小时的阳性时间优于血尿素氮或Scr的72小时，Cys C的16小时和KIM-1的24小时。他们的发现表明，纳米探针将成为鉴别成像和有效早期预测DIKI的有用工具。
Liu等人创建并合成了BODIPY-P，这是一种双通道、快速响应的水溶性荧光探针，专门用于检测次氯酸(HOCl)。在去离子水(PBS缓冲液，pH 7.4)中加入次氯酸钠(NaClO)后，探针表现出比例荧光变化，表现出肉眼可见的快速反应。荧光颜色由红色变为橙色。荧光强度比F567/F629稳定增加，与HOCl浓度在0 ~ 5等范围内呈较强的线性关系，估计检出限为31.6 nM，可定量检测微量HOCl。荧光滴定测试表明，该探针对其他活性氧(ROS)、生物硫醇、常见阴离子和生理上重要的阳离子具有很强的选择性和竞争能力。该探针最显著的特点是其低毒性和穿透细胞膜的能力，能够快速监测内源性和外源性HOCl。
此外，Liu等人引入了一种HOCl激活探针(FDOCl-22)，用于药物性AKI的双模早期识别。在本研究中，该探针对HOCl有很高的敏感性，且可溶于水。FDOCl-22与HOCl反应后，近红外发射和吸收显著增加;因此，药物性AKI与HOCl水平有关。此外,它是确定使用NIRF和PA成像使药物引起的肾衰竭的初始阶段筛选成为可能通过收集数据从体内成像的阿基老鼠肾脏的荧光图像的一系列小鼠腹腔注射顺铂不同浓度(0、10、20和40毫克/公斤)的不同时期(12、24、48和72 h),然后通过静脉注射FDOCl-22(200μL×0.5毫米)(左),各组平均荧光强度输出(右)，生物传感器检测结果与现有检测试剂盒比较，顺铂诱导AKI小鼠体内PA成像。通过利用受体介导的结合和保留效应以及酶触发的荧光激活，Weng等人开发了一种多通道可激活的NIRF探针(1-DPA2)，用于原位检测AKI 。他们的方法侧重于磷酸化丝氨酸(PS)和半胱天冬酶3 (Casp-3)。由于其双重靶向重要的凋亡生物标志物，外化PS和活性Casp-3，它显示出增加的近红外荧光和显著的信号背景比(SBR)。这种能力使得在治疗后24小时更容易识别顺铂诱导的AKI动物。研究人员利用1-DPA2实时荧光成像成功显示了NAC治疗后AKI小鼠肾功能的逐渐恢复。此外，该探针能够跟踪小鼠AKI发病时肾脏中Casp-3的逐渐激活。本研究表明，1-DPA2可以同时靶向PS外化和Casp-3激活，长期监测肾细胞凋亡。他们表示，这可能有助于抗AKI药物的原位有效筛查，AKI的早期发现，以及预防可能的肾毒性药物。
Pu等人提出了一种独特的多模双光子聚集诱导发射荧光探针(tp - ld)，用于高灵敏度检测脂滴(ld)的极性变化。尽管其数量很少，但探针对ld具有很强的选择性和优异的光稳定性。此外，利用荧光强度、寿命和波长来区分正常细胞和肺肿瘤细胞，有可能识别AKI细胞模型中的LD极性变化。此外，他们首次揭示了AKI小鼠模型中ld极性的改变及其管理。此外，他们证明在A549荷瘤小鼠模型中，tp - ld可以区分肿瘤和健康组织，以及人的恶性和正常肺组织。因此，该探针为医疗环境中的肺肿瘤诊断提供了新的见解，并作为评估细胞和动物中AKI和肿瘤的有力工具此外，病理生理条件，如内皮功能障碍，可以破坏谷胱甘肽(GSH)，它在维持正常的细胞内稳态中起着至关重要的作用。
内皮功能障碍的标志是ROS和RNS过量，其中包括O2•−，导致一氧化氮(NO)的生物利用度降低。GSH的破坏以及ROS和RNS的存在作为AKI等疾病的指标，有助于识别细胞损伤它可以与生物硫醇进行快速可逆的Michael加成反应，并且可以在细胞和组织中使用Zhao等人创建的可逆NIRF探针flavo - n进行实时跟踪。在不到5秒的时间内，该探针与GSH (k = 1286 M−1 s−1,t1/2 = 729 ms)发生快速可逆反应。值得注意的是，在505 nm和728 nm处，flavo - n发射强度比的变化提供了GSH浓度变化的实时反馈。他们发现当黄素- n存在时，成像细胞内谷胱甘肽的变化是快速和可逆的。重要的是，flavo - n的近红外发射和快速响应时间使其成为跟踪活小鼠GSH变化的有效工具。这种可逆的近红外近红外探针可以更深入地了解内源性GSH的功能。
近红外荧光探针用于AKI成像
由于荧光成像具有很高的灵敏度、很强的特异性和出色的时空分辨率，它在许多重大疾病的诊断和治疗中都是有用的。然而，经典的NIR-I (700 ~ 900 nm)荧光成像的实际适用性受到许多问题的限制，包括低组织穿透性。由于减少了光子散射和组织自身荧光，近年来，NIR-II (1000 - 1700 nm)荧光成像显示出比在NIR-I窗口中观察到的更好的成像质量、更高的信噪比和更深的组织穿透。
Tan等人创建了一种NAG激活的NIR-II荧光纳米探针(BOD-IINAG-NP)，用于糖尿病诱导的CKD的原位成像和跟踪药物诱导的AKI的发展。作为肾脏疾病的生物标志物，NAG可以特异性激活纳米探针产生NIR-II荧光信号，从而在活体小鼠体内观察肾功能衰竭。值得注意的是，nanoprobe的主动成像机制使其能够比目前大多数可用的测试至少提前32小时有效检测药物性AKI的发病。这表明，他们合成的纳米探针可能有一天被用作早期检测AKI的光学显像剂。此外，纳米探针产生的NIR II荧光可以广泛穿透糖尿病肾病小鼠相对较厚的脂肪层，从而实现高分辨率的体内成像，并表明其用于精确诊断CKD的临床前景。
Chen等人使用肽介导注射来证明NIR-II荧光团在肾脏内长时间积累(>48小时)。有证据表明，肾脏快速清除的超小纳米颗粒和肝脏清除的有机分子在与高极性肽结合后都能在肾脏中维持。此外，研究人员还开发了一种肾脏靶向肽ros反应激活双侧NIR-II探针，可用于体外尿液分析和体内长期肾脏监测。基于肽的检测器能够在早期识别肾脏损害并提供肾衰竭发展的最新信息，这对于优化化疗方案和在给药期间及时采取肾保护措施尤其重要此外，Zhang等人还提出了双激活荧光探针PN910，该探针在pH高于7.4时对H2O2和ONOO−具有很强的选择性。PN910位于NIR-II窗口。
因此，他们证明PN910可以用于准确和特异性地实时监测活体动物的膀胱炎和结肠炎。这项研究提出了一种用于体内生物成像的双激活探针的新方法为了生产可被肾脏清除和激活的发光金纳米颗粒(AuNPs)，这种纳米颗粒不依赖于生物标志物，用于早期肾损伤的敏感和长期成像，Zhao等人设计了一种简单的体内配体交换策略。三苯基膦-3,3 '，3″三磺酸(TPPTS)包被的AuNPs (~ 1.4 nm, TPPTSAuNPs)与可测量量的GSH的配体交换导致在第二近红外区域(~ 1026 nm)显著的主动发射。研究有效地证明，细胞中，特别是肝窦中，高水平的GSH可以在非常低的背景下触发TPPTS-AuNPs的发射，从而实现肝脏和肾脏的体内可视化和细胞成像。此外，GSH交换的TPPTSAuNPs在体内表现出与酸性肾小管上皮细胞更好的相互作用，导致长期(>6.5 h)和敏感(对比指数，~ 3.9)无创监测酸中毒诱导的早期肾损伤。这种简单的配体交换技术为发光探针的开发创造了新的机会，发光探针可以在不需要生物标志物的情况下被激活，从而实现疾病的早期检测和治疗欧阳等人开发了一种生物标志物激活探针，使用NIR-II荧光成像来识别急性肺或肾损伤。他们提出了一种设计方法，包括在中心环己基核上添加叔丁基和吡啶基团，以改善水溶性，增强空间拥挤，并创造一个可以添加分析响应成分的空间。所制得的NP-N染料超过了吲哚菁绿(ICG)等基准七甲基菁，并发出NIR-II光。利用HPN1，他们产生了HP-H2O2，并展示了加入H2O2如何增强NIR-II的荧光强度。然后，在小鼠急性肺和肾损伤模型中评估HP-H2O2。
糖尿病最显著和最广泛的影响之一是糖尿病肾病(DN)，目前还没有足够的预防和治疗策略。其中一种DN生物标志物，亮氨酸氨基肽酶(LAP)，与小管或肾小球损伤有关。因此，虽然目前缺乏这样的策略，但在DN疾病模型中原位测量LAP功能具有早期发现和预防的优势。Yin Liu开发并构建了具有近红外荧光信号的酶激活探针HD-LAP，旨在鉴定LAP在DN模型中的活性。HD-LAP与LAP反应后，由于分子内电荷转移过程，HD-LAP荧光明显增强，并发出近红外光。此外，HD-LAP可以可视化HepG2和HK-2细胞中LAP的活性。值得注意的是，HD-LAP是首次在DN小鼠临床血清样本中实现实时LAP成像。这些发现表明，HD-LAP在未来作为研究lap相关糖尿病疾病的工具具有很大的潜力。
ROS反应探针追踪AKI损伤进展
多种因素诱导的氧化应激是早期AKI发病的主要原因虽然人体需要微量的活性氧才能达到最佳功能，但高浓度的活性氧是有害的，会导致器官损伤O2•−被认为是最有害的ROS类型，因为它可以与其他分子相互作用形成继发性ROS。在缺血再灌注损伤(IRI)早期，NO和O2•−都存在失调。NO能够扩散到线粒体中并与O2•−发生反应，导致过氧亚硝酸盐的局部生成。高度反应性和破坏性的活性氧物种ONOO -在氧化应激下形成，并直接或间接地与脂质、DNA和蛋白质发生反应，导致细胞损伤、炎症和死亡，最终导致AKI。因此，在肾脏中识别ONOO -对于AKI的及时诊断至关重要。然而，由于ONOO−在生理环境中的寿命非常短(~ 10 ms)，传统的生物学实验无法分离组织并检测该物种。已经专门制造了几种探针来成像活细胞中的ONOO -。
Lv等人开发了两种新的线粒体靶向荧光探针，用于定位O2•−转移的开始，并以高精度和选择性分析AKI。利用双模型共聚焦成像，高选择性和精确的小分子荧光探针(Naph-O2•−和NIRO2•−)有效地检测活细胞和组织内内源性产生的O2•−。这种方法能够监测药物性肾损伤期间O2•−浓度的变化。值得注意的是，NIR-O2•−探针的首次应用揭示了左旋肉碱(LC)对药物肾毒性的保护作用。
因此，这些探针可以作为研究O2•−在复杂肾毒性系统中的作用的有价值的工具基于硅罗丹明B螺二硫内酯，Wang等开发了一种高选择性的近红外荧光探针(LysoSiR2S)用于检测HOCl。该探针首次成功用于检测各种活细胞中产生的HOCl，并观察庆大霉素诱导急性肾损伤后体内内源性HOCl的变化同年，Huang等人又发明了Cy-HOCl近红外荧光探针，对细胞内和体内的HOCl进行选择性成像。Cy-HOCl含有两个部分:作为荧光调制器的近红外七甲基菁荧光团和作为响应单元的4-氨基-3-硝基苯酚基团。Cy-HOCl检测HOCl具有良好的灵敏度和选择性。本文综述了Cy-HOCl在细胞中的缺氧反应行为，以阐明缺氧与HOCl之间的联系。此外，该方法还被用于定量小鼠急性缺血模型组织中HOCl的体外含量，并监测缺氧斑马鱼模型中HOCl的实时变化Liu等人开发了一种基于fret的探针来绘制顺铂引起的急性肾损伤中ONOO−的变化。当ONOO−加入后，它显示出比例近红外荧光，在719 nm处吸光度峰值急剧下降，这分别导致光声成像和荧光信号的显著改变。
Wang等发现了一种内征肾靶向近红外荧光团，基于该荧光团，Wang等开发了一种针对ONOO−的荧光探针(KNP-1)， ONOO−在AKI早期升高。经静脉注射后，KNP-1在肾脏中表现出优先分布，只有在ONOO−激活后才表现出荧光。这些特征产生了非常好的肾脏对比成像结果。在活小鼠中，KNP-1识别出缺血再灌注损伤和肾毒素诱导的AKI。用KNP-1处理的小鼠模拟AKI疾病的时间分辨成像显示，随着疾病的进展，肾脏ONOO -水平逐渐升高。值得注意的是，与临床流行的SCr和BUN技术相比，ONOO -的升高至少在24小时前出现。它也可以很好地阻止ONOO -生成。研究结果表明，KNP-1作为一种靶向ONOO−的AKI早期诊断和治疗工具的潜力，突出了该方法的临床意义。此外，它说明了利用天然存在的组织靶向开发具有最佳成像对比度的探针的价值。
对于炎症的实时体内成像，Tao等研制了BOH-HCy-Man荧光探针。他们还创建了一种缺乏巨噬细胞靶向成分的参考探针BOH-HCy。与参考探针(10.2倍)相比，该探针在体外表现出更高的准确度(19.1倍)，这归因于其对H2O2的更高速率常数。BOH-HCy-Man由于其巨噬细胞靶向能力，在原位表现出1.3倍的荧光增强，在炎性巨噬细胞系中表现出1.6倍的荧光增强。他们期望他们合成的探针能够快速、及时地有效检测炎症相关疾病Yang等人也首次使用近红外(NIR)荧光探针(NFP-ONOO)来评估在死铁介导的AKI中ONOO−的变化。探针NFP-ONOO在鉴定ONOO−时表现出良好的特异性和敏感性。此外，他们证明白藜芦醇(Res)抑制铁下垂，从而减轻叶酸(FA)引起的AKI和顺铂(CP)。从整体上看，这些研究为铁中毒介导的AKI的预防、鉴定和治疗提供了强有力的建议。
分子探针用于AKI药物筛选
近年来，利用黄酮类化合物、72皂苷、73多酚等天然产物治疗IRI的研究深度显著增加。天然产物的开发过程中存在着许多困难和挑战。天然产物的筛选、提取、分离和结构鉴定往往基于经验判断，导致资源和时间的浪费鉴于光学成像探针是药物筛选最有效的方法之一，76,77，预计即将开发的分子成像探针也将作为寻找肾保护成分的筛选工具。ER-(4′-三氟甲烷磺酰氧基-2,2′:6′，2′-三吡啶-6,6′-二基)二(亚硝基)四(乙酸)(NFTTA)- eu3 +/Tb3+是Tang等人报道的一种基于镧系配合物的O2•−ertargeting发光探针。该探针用于跟踪活细胞和实验动物中O2•−的产生，以高灵敏度监测药物诱导的AKI。该探针与比例时间门控发光(RTGL)成像方法结合使用，可以准确跟踪各种刺激引起的活细胞内质网中O2•−水平的变化。更显著的是，庆大霉素和顺铂引起的肾损伤小鼠的O2•−浓度水平显著升高。此外，首次证实并阐明了EGCG和LC对庆大霉素和顺铂所致肾毒性的保护作用。结果表明，合成探针在诊断和治疗肾毒性疾病以及观察和跟踪DIKI.78中的O2•−方面具有潜力。
Liu等人开发了一种使用发色团修饰金纳米团簇的比例荧光技术，用于快速直接筛选药物引起的急性肾损伤。这些金纳米团簇对活性氧的检测限为14 nM，表明它们对活性氧具有很高的灵敏度。在穿过肾小球滤过屏障后，基于金纳米簇的探针可以测量肾脏中ROS水平的变化，并评估药物引起肾毒性的可能性。他们还使用肾毒性雷公藤甲素作为模型药物，并使用纳米探针来展示如何筛选药物引起的早期肾损伤，这是传统诊断方法无法做到的。他们人工生产的荧光探针还可以鉴定草药中额外的肾毒性成分，如马兜铃碱，为检测草药补充剂引起的肾毒性提供了一种高通量方法。
为了提供AKI中•OH的敏感和聚焦成像，Gao等人设计并合成了一种可激活的荧光/PA探针(CDIA)。由于其快速的激活动力学和近红外荧光/PA通道，CDIA可以确定•OH在AKI模型中何时开始发展。与传统的临床测试(如Scr和BUN检测)需要48小时的检测时间相比，该探针在12小时内实现了检测。此外，该团队声称，使用CDIA创建了一种高通量筛选草药天然•OH抑制剂的方法。他们检查了其作为筛选抗氧化剂方法的潜力，该方法可能会减少•OH的发展。此外，肾脏近红外荧光信号和PA强度逐渐增加表明，随着时间的推移，肾脏损伤从轻度到重度进展。同样，小鼠肾脏的双模式图像显示顺铂治疗后PA振幅增加，但如果动物事先接受葛根素治疗，则效果下降。此外，该组激活Sirt1/Nrf2/Keap1信号通路，筛选葛根素，保护AKI中的肾细胞。
因此，该团队提出，双成像探针CDIA将是鉴别患者临床AKI和其他ros相关疾病的可行选择，从而揭示ros相关的病理过程，整体提高诊断效能Zhang等人研究了AKI中涉及的初级氧化还原对，并开发了一种定制的PA成像探针(ABDiOH)，对ClO−/GSH具有高特异性和敏感性。利用无创PA成像，该探针可以实时监测AKI，检测灵敏度高于血液检查。该探针也被用于筛选肾脏保护药物的天然项目。黄芪甲苷首次被发现是治疗AKI的潜在有效的新型药物。口服黄芪甲苷可有效减轻肾脏损害，而不会对其他健康组织造成伤害，并且易于被动物身体吸收。还发现黄芪甲苷通过同时抑制铁下垂、铜中毒和氧化应激起作用。开发的PA成像探针和确定的候选药物为AKI的早期发现和有效治疗提供了一种潜在的新方法和工具。
Zhang等人还开发了一种新型成像探针BDP-KY，该探针对粘度变化敏感，利用NIRF和PA成像检测纤维化相关异常。他们利用该探针对大黄中大黄素-8-葡萄糖苷和大黄酚8- o -葡萄糖苷等中草药成分进行了评价，发现它们是潜在的抗肾纤维化药物。在单侧输尿管梗阻小鼠模型中，超声、PA和NIRF成像显示，不同浓度的这些化合物有效地降低了肾纤维化期间的黏度水平。组织学分析证实纤维化标志物、α平滑肌肌动蛋白和胶原沉积减少。鉴于它们的药代动力学特征，这些化合物有望解决目前治疗肾纤维化缺乏有效药物的问题。这项研究强调了BDP-KY在评估肾纤维化中的作用，并强调了大黄中已确定的成分在治疗这种疾病中的治疗潜力。
总结
这篇综述讨论了在AKI中准确检测肾脏生物标志物的重要性，AKI是一种复杂的健康状况，与高死亡率和发病率风险相关。确定肾损伤的具体阶段对有效治疗至关重要。该综述探讨了各种分子探针，重点介绍了用于监测AKI的基于探针的成像技术的最新进展。叙述首先强调AKI的患病率和复杂性，强调其对健康结果的重大影响。有必要提高选择性，特别是对基于蛋白质的指标。这篇综述强调了分子探针作为这方面有价值的工具的重要性。本综述的后续部分将深入探讨不同分子探针的设计、组成、类别和特征。值得注意的探针类别包括肾清除探针、多通道靶向探针、NIR-II响应探针和ROS响应探针。每个类别都进行了探索，提供了对其独特功能和监测肾损伤的潜在应用的见解。本文讨论了专门设计用于生物标志物鉴定和治疗肾损伤疗效评估的探针。在这种情况下，信号通路和肾毒性药物也被考虑。这些探针的综合检查强调了它们在深入了解肾损伤的分子机制和评估治疗干预的有效性方面的潜在效用。尽管基于分子的检测系统取得了进步，但挑战是公认的。非特异性结合力，如氢键，疏水相互作用，π−π相互作用，荧光探针和存在于生物流体中的化合物之间被确定为影响探针功能的潜在问题。需要提高选择性，特别是对基于蛋白质的指标。该评论指出，虽然概念验证研究很多，但分子成像从实验室仪器到商业可行技术的转变需要严格的临床试验。基于探针的检测系统在临床环境中监测肾脏损害的实际应用被视为一个长期目标，需要进一步验证和解决基本问题。最后，本文承认基于分子成像的肾损伤检测和治疗效果筛选的巨大潜力。这表明，通过生物发光或近红外纳米探针的发展，体内成像技术的进步，如减少自身荧光和增强光穿透性，可以在分子水平上有效地预测、预防和及时治疗肾损伤。综上所述，本文综述了分子探针在AKI中的应用，讨论了分子探针的分类、应用和面临的挑战。它预测了跨学科的努力，为未来在该领域的进步，迎合研究人员在分析化学，生物学和医学。叙述强调了分子成像在提高我们对肾损伤的理解和管理方面的重要作用。
参考文献
Recent Progress in Molecular Probes for Imaging of Acute Kidney Injury Muqadas Sitara,# Wangning Zhang,# Han Gao, Jiwei Li,* and Jiangwei Tian*，Chem. Biomed. Imaging， https://doi.org/10.1021/cbmi.4c00024
