一、背景及综述
1.1引言
缺氧是多种疾病的典型特征。在实体肿瘤中，由于肿瘤细胞具有生长更新速度过快、氧气消耗量过高等特点，会形成肿瘤乏氧区域。在这种缺氧的环境下，细胞会发生多种不良生物学特性改变，从而致使肿瘤细胞突变、肿瘤转移和恶化，甚至导致肿瘤细胞对放疗、化疗产生抗拒性，最终使得肿瘤患者病情恶化、治疗失败。所以若能够精准找到肿瘤乏氧区域、准确评估肿瘤缺氧情况，对肿瘤乏氧的内微环境进行灵敏且精确的成像，就能有效地定位缺氧型肿瘤的病发位置，提高肿瘤的临床治疗效果[1]。
过去临床上常采用氧电极测定法来评价肿瘤的缺氧情况，但此方法仅适用于浅表性肿瘤，而且创伤性大、易导致肿瘤转移、检测结果不够准确[1]。核磁共振波谱法虽然具有无创性，但其灵敏度较低且仪器造价高昂[1]。核医学检测法可以进行定性、定量的检测，但其使用的放射显像示踪剂可能会带来放射性污染的危险[1]。由此可知，在缺氧型肿瘤的临床治疗中，迫切需要一种能够安全无创、灵敏且精准地监测肿瘤缺氧程度的方法。
1.2 对缺氧敏感的近红外荧光纳米探针[2,3]
纳米探针被证明是肿瘤靶向生物成像的表位。近红外荧光探针就有着时空分辨率高、穿透性高、背景荧光低的特点，而对缺氧内微环境敏感的近红外荧光探针能够实现安全、精准、有效地评价肿瘤缺氧情况，可用于活体细胞和动物缺氧的高灵敏度成像，是一类非常理想的分析方法。通过查阅国内外文献可知，近年来有多种缺氧敏感的近红外荧光探针已经成功应用于肿瘤缺氧情况的实时成像中。这些纳米探针被用于在不同条件下检测活细胞中的缺氧情况，并用于活体小鼠肿瘤的实时生物成像。这种设计策略为开发用于肿瘤和其他缺氧相关疾病诊断的纳米探针提供了思路。
1.2.1基于硝基芳烃的缺氧敏感荧光探针
将硝基引入荧光体，在缺氧的环境下，硝基还原酶选择性地与探针中的硝基反应，从而解除硝基产生的荧光猝灭作用，通过观察细胞内荧光强度的变化对细胞缺氧情况进行评价。Zhu课题组[4]等开发了三代基于硝基芳烃的缺氧敏感的近红外荧光探针，其中第三代探针 36 由菁染料作为母体，与 2-硝基咪唑结合而成，具有较高的荧光量子产率，明显改善了小鼠的体内肿瘤缺氧成像效果。
1.2.2 基于醌基的缺氧敏感荧光探针
醌基有缺氧敏感性，苯醌经还原反应后，再发生自发反应可释放出荧光团，从而改变荧光信号。Nakamura 课题组[5]所研发的基于萘二甲酰亚氨基的近红外荧光探针 69，可动态检测腹膜卵巢癌的转移，并且具有较强的组织渗透能力和较高的荧光量子产率，可以应用于临床的肿瘤模型成像。1.2.3基于偶氮基团的缺氧敏感荧光探针
