在肿瘤精准诊断领域，荧光探针犹如一支能够照亮病灶的“分子手电筒”。理想情况下，它应仅在肿瘤组织中被激活并发出信号，而在正常组织中保持“静默”；同时还需具备足够高的亮度，以捕捉微弱的肿瘤信号，实现对肿瘤边界的精准识别。然而，长期以来荧光探针设计始终面临一个核心挑战，即灵敏度与特异性之间往往存在此消彼长的矛盾关系。探针越容易被激活，虽然能够产生更强的信号，却也更容易在非肿瘤组织中出现“误亮”；而探针越稳定，背景信号虽然更低，却可能削弱对肿瘤病灶的检测能力。这一“跷跷板”效应一直是体内荧光成像探针发展的关键瓶颈。

图1.pH/氨基肽酶N串联激活探针可抑制信号脱靶、增强摄取并放大荧光，实现高灵敏、高选择性肿瘤成像及亚细胞微环境解析，打破灵敏度与特异性长期存在的制约关系。

  近日，澳门大学医学院徐昌活、刘子铭教授团队提出了一种基于肿瘤弱酸性微环境与氨基肽酶N（APN）协同作用的“串联激活型”分子探针设计策略（图1）。该策略巧妙借鉴了肿瘤微环境的协同演化规律：血管新生贯穿实体瘤发生发展的全过程，当肿瘤体积超过2 mm3后，肿瘤中心区域易出现缺氧和坏死，乳酸及碳酸氢盐等代谢产物的积累使微环境酸化至pH 6.0–6.8；而酸性环境又进一步促进血管生成并上调APN表达，APN则反过来维持和强化血管新生过程，形成推动肿瘤进展的正反馈循环。作为一种广谱肿瘤标志物，APN在至少15种上皮来源肿瘤中呈高表达状态，但其在肾脏、小肠和肝脏等正常组织中同样存在分布，因此传统APN单锁探针容易在体内循环过程中发生脱靶激活。

  该研究首先通过连接APN识别单元淬灭具有微环境极性感知能力的聚集诱导发光（AIE）基元OTBP的荧光信号，随后采用2,3-二甲基马来酰胺对APN识别位点进行屏蔽，构建出双锁探针OTBP-AA，并系统揭示了“酸性去屏蔽→APN酶切→低极性环境信号放大”的串联激活机制。研究发现，这种“串联锁”分子设计能够有效抑制探针在循环过程中的脱靶激活；同时，马来酰胺屏蔽基团的引入增强了探针的疏水性和细胞摄取能力，使激活后的OTBP 富集于低极性脂滴区域，显著放大荧光信号并提升检测灵敏度，同时实现亚细胞水平的极性荧光寿命解析（图2–图5）。在此基础上，该屏蔽策略充分契合实体瘤微环境的动态进展特征，实现了肝癌和原发性胰腺癌的快速、特异且高灵敏度成像（图6）。该工作从临床实体瘤演进规律出发，突破了探针特异性与灵敏度难以兼顾的传统限制，为精准肿瘤成像分子探针设计及其临床转化提供了新的研究思路。

  2026年10月10日，相关研究成果以“Resolving the Sensitivity–Specificity Trade-off in Fluorescent Probes via a Tandem-Activatable Shielding Strategy”为题发表于《Angewandte Chemie International Edition》（2026, e9882356）。澳门大学博士毕业生杜立冬（现中国人民解放军总医院海南医院博士后研究员）与在读博士生马浩然为论文共同第一作者。该研究获得国家自然科学基金、澳门特别行政区科技发展基金以及澳门大学基金等项目的资助与支持。

图2. 单锁探针OTBP-A的光学性质与APN特异性识别能力。

图3. OTBP-A的细胞成像与循环脱靶行为。

图4. 串联可激活探针OTBP-AA的设计及其pH响应性质。

图5. OTBP-AA在体外和体内的响应特性。

图6. OTBP-AA在实体瘤中的靶向成像及其生物安全性评价。

  该研究为基于肿瘤发生发展规律设计分子探针提供了一个具有代表性的范例。研究团队将APN响应单元与酸敏感屏蔽基团按照肿瘤微环境演化顺序进行整合，其中酸敏感屏蔽基团既作为第一道门控机制，提升了探针的肿瘤特异性。同时，以极性敏感的AIE染料OTBP作为核心骨架，其荧光寿命和发射峰变化能够实时报告局部微环境的极性特征。“串联锁”结构的精细化设计确保探针只有在依次识别两个相互关联的肿瘤标志物后才被激活，从而在维持高特异性的同时有效减少循环脱靶现象；此外，该设计带来的疏水性增强还意外促进了肿瘤细胞对探针的胞吞摄取，并在脂滴中进一步实现信号放大。通过级联激活策略，本研究在复杂生物环境中成功兼顾了探针的高特异性与高灵敏度；与此同时，荧光寿命编码骨架的引入也为复杂生物微环境的多维度解析开辟了新的研究方向，有望突破传统点亮型传感策略主要依赖荧光强度信号的局限。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.9882356