由国家量子和放射科学技术研究所 不健康的生活方式、各种疾病、压力和衰老都会导致活性氧的产生与身体减少和消除活性氧的能力之间的不平衡
由此产生的过量活性氧会导致“氧化应激”
学分:国家量子和放射科学技术研究所
氧气对人类生命至关重要，但在体内，某些生物环境条件会将氧气转化为称为活性氧(ROS)的具有攻击性的活性分子，这种分子会破坏DNA、RNA和蛋白质
通常情况下，人体依靠称为抗氧化剂的分子，通过一个称为还原的过程，将活性氧转化为危险性较低的化学物质
但是不健康的生活方式、各种疾病、压力和衰老都会导致活性氧的产生与身体减少和消除活性氧的能力之间的不平衡
由此产生的过量活性氧会导致氧化应激，这会破坏正常的细胞功能，增加患癌症、神经退化、肾功能障碍等疾病的风险，这些疾病都伴随着严重的炎症
由于氧化应激与各种严重疾病有关，因此在活体器官中检测氧化应激提供了早期诊断和预防性治疗的途径，因此是生物医学领域的科学家非常感兴趣的问题
日本国家量子和放射科学技术研究所(QST)、保加利亚科学院和索非亚圣
保加利亚的克莱门特·奥赫里德斯基为此带来了一项很有前途的技术:一种新型的量子传感器
他们的工作发表在科学杂志《分析化学，2021》上
据首席科学家Dr
鲁米安娜·巴卡洛娃和她的同事
QST的青木一雄，“这种新型传感器适用于伴有炎症的病理早期诊断，如传染病、癌症、神经变性、动脉粥样硬化、糖尿病和肾功能障碍
" 这种传感器包括一个量子点——半导体——核心，外面包裹着一种叫做α-环糊精的环状糖状化合物，该化合物又与六个氧化还原敏感的化学基团——氮氧化物衍生物——结合在一起
这些成分具有良好的安全特性，环糊精被批准用于食品，氮氧化物衍生物由于其抗氧化特性而被认为对生物无害
氮氧化物衍生物使传感器在还原状态下发出开荧光信号，在氧化状态下发出开磁信号
这允许使用诸如磁共振成像(MRI)和电子顺磁共振成像(EPR)的方法来检测氧化应激或降低的细胞/组织容量，所述方法可以检测磁信号
化学传感器还与一种叫做三苯基磷的化合物结合，这有助于传感器进入活细胞并进入线粒体，线粒体是细胞中最常产生活性氧的成分，特别是在病理条件下
为了测试他们的新型化学传感器，科学家们首先在实验室用正常(健康)和癌变结肠细胞进行了实验
为此，他们使用氧化形式的传感器
在健康细胞中，电子顺磁共振信号被抑制；但是在癌细胞中，它们保持强壮
这表明健康细胞中的传感器被抗氧化剂降低，但在癌细胞中保持氧化状态，这反过来表明癌细胞具有更高的氧化能力
为了进一步测试传感器，研究人员对健康小鼠和高胆固醇饮食饲养2个月的小鼠进行了实验，这导致它们因持续炎症而出现早期肾功能障碍
与健康小鼠相比，肾功能不全的小鼠肾脏显示出更强的磁共振信号，这表明它们的肾脏处于更大的氧化应激状态
这项工作处于初始阶段，在这些传感器可以用于医疗用途之前，需要进行大量的研究
但是这些发现揭示了这种技术的潜力
医生
巴卡洛娃指出:“我们的传感器适用于通过核磁共振来分析与活性氧过度产生相关的甚至很小的氧化还原失衡
虽然核磁共振成像和计算机断层扫描本身已经能够诊断晚期肾脏损伤，但它们还不能显示早期功能障碍
使用我们的探针可以帮助临床医生在需要血液透析或肾移植之前识别早期肾损害的患者
随着进一步的研究，我们的传感器可能成为下一代氧化还原敏感对比探针，用于肾功能障碍的早期诊断，以及可能用于伴有炎症的许多其他疾病的早期诊断
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
