一氧化氮（NO）作为重要信号分子的发现和研究历程意义非凡。20世纪80年代，在研究内皮细胞的血管调节功能时，研究人员首次发现NO，并揭示其在血管扩张中的作用，确认了NO作为血管内皮释放的强效血管舒张剂的角色。
随着研究的深入，NO被证明在心血管系统、神经传导和免疫反应中发挥关键作用。1998年，正因为NO在心血管系统信号转导中的重要性，相关研究荣获诺贝尔生理学或医学奖，进一步确认了NO在生理和医学中的重要地位。
NO的生理学功能复杂多面，既可在低浓度下发挥保护作用，又可能在高浓度下导致组织损伤。NO信号异常与多种重大疾病密切相关，比如在心脑血管疾病中，NO水平减少可导致血管收缩和血流受阻，甚至诱发血栓；在神经退行性疾病中，过量的NO可能损伤神经元，加速疾病进展。NO的异常也与慢性肝炎、糖尿病及多种癌症相关。
因此，准确测定NO在生物组织中的浓度，深入理解其在不同病理生理状态下的作用，具有重要意义。
磁共振成像小鼠肿瘤中的一氧化氮图片。受访者 供图
在体内精确定量NO的水平仍具挑战性。NO的短寿命和高反应性令其实时、精准检测困难。现有成像技术往往难以满足对于NO的灵敏度和特异性需求。
为此，湖南大学化学化工学院化学/生物传感与化学计量学国家重点实验室教授宋国胜与张晓兵科研团队开发了一种新型MRI探针，能有效捕捉并放大NO信号，大幅提升成像灵敏度和选择性，使得对深部组织中NO的动态和空间变化进行连续监测成为可能。近期，该成果发表在Nature Materials上。
该探针通过NO切割反应调控纳米探针的饱和磁化率，从而实现NO体内高灵敏度的检测；能检测浓度低至 0.147 μM 的 NO，从而能够在小鼠肿瘤模型中对 NO 进行准确成像和定量，并研究其对肿瘤进展和免疫的影响，评估肿瘤相关巨噬细胞对不同免疫治疗剂的反应。将探针分子影像与MRI解剖成像相结合，也有助于识别肝脏的病理变化。
据介绍，该成果有助于揭示NO在各种疾病中的功能和机制，推动对NO生理和病理作用的深入理解，并为相关疾病的诊断和治疗提供更精准的工具和策略。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41563-024-02054-0
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