19F NMR化学位移编码的cRGD靶向双模态探针多色成像

doi:10.11938/cjmr20253189

波谱学杂志 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (3): 279-290.doi: 10.11938/cjmr20253189cstr: 32225.14.cjmr20253189

¹⁹F NMR化学位移编码的cRGD靶向双模态探针多色成像

李娜¹^,²^,^#, 肖龙¹^,²^,^#, 李莎¹^,², 刘昱墩¹^,², 贾宇舒¹^,², 张磊¹^,², 陈世桢¹^,²^,^*()

¹ 磁共振波谱与成像全国重点实验室，武汉磁共振中心，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，湖北武汉 430071
² 中国科学院大学，北京 100049

收稿日期:2025-11-05 出版日期:2026-09-05 在线发表日期:2026-08-11
通讯作者: 陈世桢*Tel: 027-87198631, E-mail: chenshizhen@wipm.ac.cn.
作者简介:第一联系人：#共同第一作者
基金资助:
国家自然科学基金项目(U21A20392);国家自然科学基金项目(82127802);国家自然科学基金项目(22404064);国家自然科学基金项目(82102125);湖北省自然科学基金项目(2023BCB092);中国科学院青年跨学科团队项目(JCTD-2022-13)

¹⁹F NMR Chemical Shift-encoded cRGD-targeted Dual-modal Probe for Multicolor Imaging

LI Na¹^,²^,^#, XIAO Long¹^,²^,^#, LI Sha¹^,², LIU Yudun¹^,², JIA Yushu¹^,², ZHANG Lei¹^,², CHEN Shizhen¹^,²^,^*()

¹ State Key Laboratory of Magnetic Resonance Spectroscopy and Imaging, National Center for Magnetic Resonance in Wuhan, Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
² University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2025-11-05 Published:2026-09-05 Online:2026-08-11
Contact: CHEN Shizhen*Tel: 027-87198631, E-mail: chenshizhen@wipm.ac.cn.

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摘要/Abstract

摘要：

肿瘤微环境特异性成像对癌症的精准诊断至关重要，传统单模态成像技术难以兼顾高灵敏度与高空间分辨率. 本研究设计并合成了一种cRGD肽靶向、硝基还原酶（NTR）响应的半花菁-¹⁹F双模态探针Cy-F-cRGD. 通过系统筛选不同含氟基团，发现邻位双氟结构可产生显著的¹⁹F化学位移变化（Δδ_F = 10.87）. NTR响应后半花菁单元的紫外吸收红移80 nm，荧光强度增强约90倍，实现了光学信号的“关-开”切换. 本研究为发展智能响应型多模态探针提供了新的设计策略.

关键词: 磁共振成像, 双模态探针, 硝基还原酶, 半花菁, ¹⁹F化学位移

Abstract:

Specific imaging of the tumor microenvironment is critical for precise cancer diagnosis, yet conventional single-modal imaging techniques struggle to combine high sensitivity with high spatial resolution. This study designed and synthesized a cRGD peptide-targeted, nitroreductase (NTR)-responsive hemicyanine-¹⁹F dual-modal probe, Cy-F-cRGD. Through systematic screening of different fluorine-containing groups, we found that an ortho-difluoro structure induced a remarkable ¹⁹F chemical shift change (Δδ_F = 10.87). Concurrently, the hemicyanine unit exhibited an 80 nm red shift in absorption and a 90-fold fluorescence enhancement, achieving an optical “off-on” signal switch. This work offers a new design strategy for developing smart responsive multimodal probes.

Key words: magnetic resonance imaging (MRI), dual-modal probe, nitroreductase, hemicyanine, ¹⁹F chemical shift

中图分类号:

O482.53

李娜, 肖龙, 李莎, 刘昱墩, 贾宇舒, 张磊, 陈世桢. ¹⁹F NMR化学位移编码的cRGD靶向双模态探针多色成像[J]. 波谱学杂志, 2026, 43(3): 279-290.

LI Na, XIAO Long, LI Sha, LIU Yudun, JIA Yushu, ZHANG Lei, CHEN Shizhen. ¹⁹F NMR Chemical Shift-encoded cRGD-targeted Dual-modal Probe for Multicolor Imaging[J]. Chinese Journal of Magnetic Resonance, 2026, 43(3): 279-290.

图/表 8

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参考文献 25

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实验试剂	纯度	CAS号/货号	品牌
叔丁基二甲基氯硅烷（TBSCl）	99%	18162-48-6	毕得医药
2,4-二羟基苯甲醛	99%	95-01-2	毕得医药
咪唑	99% HPLC	288-32-4	毕得医药
氢化钠（NaH）	60%，分散于矿物油中	7646-69-7	阿拉丁生化
2,3,3-三甲基吲哚	99%	1640-39-7	麦克林
5-氯戊炔	98%	14267-92-6	毕得医药
环己酮	电子UPS级	108-94-1	麦克林
三氯氧磷	99%	10025-87-3	阿达玛斯
对硝基苄溴	99%	100-11-8	麦克林
2,6-二氟异氰酸苯酯	97%	65295-69-4	阿达玛斯
3,5-二氟苯基异氰酸酯	97%	83594-83-6	阿达玛斯
4-氟苯基异氰酸酯	98%	1195-45-5	阿达玛斯
2,6-双(三氟甲基)苯基异氰酸酯	97%	1158951-00-8	阿达玛斯
双香豆素	99%	66-76-2	麦克林
硼氢化钠（NaBH₄）	98%	16940-66-2	通用试剂
溴化氢（HBr）	48%，溶于水	10035-10-6	阿达玛斯
2,6-二氟苯胺	98%	5509-65-9	乐研
3,5-二氟苯胺	98%	372-39-4	乐研
4-氟苯胺	98%	371-40-4	乐研
2,6-双三氟甲基苯胺	98%	313-13-3	乐研
硝基还原酶（NTR）	90%	N9284	Sigma-Aldrich
还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）	95%	606-68-8	百灵威
cRGD肽段	95%	定制	渝偲医药
人血清白蛋白（HSA）	96%	S12018	源叶
半胱氨酸（Cys）	99%	52-90-4	麦克林
谷胱甘肽（GSH）	98%	70-18-8	希恩思
溶菌酶	50 mg/mL	R29073	源叶
胰蛋白酶	2500 U/mg	S10038	源叶
β-半乳糖苷酶	150000 U/g	S35616	源叶

仪器名称
磁力搅拌器	HS7		IKA
旋转蒸发仪	R210		BUCHI
分析天平	AS 220.X2		RADWAG
暗箱式紫外分析仪	ZF-20C		顾村电光
中压制备色谱仪	Biotage Selekt		Biotage
高分辨质谱仪	Agilent 6530		Agilent Technologies
制备型反相高效液相色谱		2489	Waters
冷冻干燥机		LGJ-10C	四环
紫外-可见分光光度计		Evolution 220	ThermoFisher Scientific
荧光光谱仪		F-4700	Hitachi
pH计		FE20	Mettler Toledo
活体荧光成像仪		IVIS Spectrum system	Perkin Elmer
400 MHz核磁共振谱仪		AVANCE 400	Bruker
500 MHz核磁共振谱仪		AVANCE 500	Bruker
7 T磁共振成像仪		BioSpec 70/20 USR	Bruker

中间体分子类型	反应前δ_F^*	反应后δ_F^*	Δδ_F
邻位双氟	-121.40 (δ₁)	-132.27 (δ₂)	10.87
间位双氟	-110.75 (δ₃)	-112.00 (δ₄)	1.25
对位单氟	-112.93 (δ₅)	-126.49 (δ₆)	13.56
邻位六氟	-61.01	-61.13	0.12

¹⁹F NMR化学位移编码的cRGD靶向双模态探针多色成像

¹⁹F NMR Chemical Shift-encoded cRGD-targeted Dual-modal Probe for Multicolor Imaging

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