比率光学纳米探针实现准确的分子检测和成像

探索和理解生物及病理变化对疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。光学传感和成像方法在这一领域取得了重大进展。特别是各种功能性光学纳米探针的出现，因其内在的物理化学和光学性质改善，提供了更高的灵敏度、特异性、靶向能力，以及多重和多模态能力。然而，传统光学纳米探针面临的最大挑战之一是其绝对强度依赖的信号读出，这会因存在各种与分析物无关的因素而导致绝对信号强度的波动，从而造成不准确的传感和成像结果。比率测量为信号校正提供了内置的自校准，从而实现更灵敏和可靠的检测。通过比率策略优化纳米探针设计可以克服传统光学纳米探针所面临的许多限制。本文首先详细阐述了现有的利用比率测量进行改进的光学纳米探针，包括荧光、表面增强拉曼散射（SERS）和光声纳米探针。接下来，提供了关于这些纳米探针设计策略的深入讨论，以及它们针对特定生物分子群体（例如，癌症生物标志物和具有生理相关的小分子）、成像肿瘤微环境（如 pH、活性氧物质、缺氧、酶和金属离子）以及肿瘤切除术中的术中图像引导的潜在生物医学应用。