2022年7月20日，德州学院山东省生物物理重点实验室许士才教授和王吉华教授带领研究团队与复旦大学遗传工程国家重点实验室赵冰教授团队合作，在国际权威期刊《Advanced Science》(IF=17.5)发表了题为“Near-infrared-responded high sensitivity nanoprobe for steady and visualized detection of albumin in hepatic organoids and mouse liver”的研究论文。多年前，我校山东省生物物理重点实验室研究团队与复旦大学赵冰教授碰撞出“类器官生物物理交叉研究”的火花，在学校大力支持下，赵冰教授被柔性引进为我校山东省生物物理重点实验室“天衢英才特聘教授”，由许士才教授和王吉华教授负责迅速组织团队，发挥我校在生物物理交叉研究与复旦大学类器官国家级研究平台上的重要优势，深入系统地开展类器官多学科交叉研究，本项研究成果正是合作研究取得的重要成果之一。该研究工作主要开发了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的蛋白质定量和可视化纳米探针，该探针荧光强度在不同的液体环境下对白蛋白浓度具有稳定的线性响应，检测范围广。以白蛋白为肝细胞标志物，成功用于胆管细胞分化和肝类器官生成的定量和可视化检测，为类器官和活体可视化检测提供了一种重要传感检测方法。

类器官能够表现出器官的典型生理特征，提供了比细胞和动物模型更具优势的全新生物模型，在疾病模型构建、药物筛选、再生医学等领域具有极为重要的应用价值。类器官生成是细胞命运决定的结果，受到大分子在不同水平上的调控，包括信号转导、表观遗传修饰和染色质重塑。通常通过蛋白质大分子表达水平和位置来区分不同细胞类型的生物标志物是细胞命运决定和谱系追踪的黄金标准。目前的蛋白质定量方法是费力和不可见的，如ELISA，一般需要细胞裂解；而对于蛋白质成像，通常采用免疫荧光和免疫组织化学，两者都需要细胞或组织固定，不能用于活体成像。因此，为了研究细胞命运决定分子调控和判断类器官早期生成，需要发展可用于体内蛋白质定量和可视化检测工具。

该研究成果建立了一种生物相容性较好的纳米探针（UCAR），可用于复杂生物环境中蛋白质的定量分析和荧光成像，具有优异的稳定性和高灵敏度。该纳米探针由抗体（Ab）、孟加拉红溴己酸（RBHA）和上转换纳米粒子（UCNPs）组成。研究者采用了“On-Off ”策略来提高检测的灵敏度和准确性：利用荧光共振能量传递（FRET）原理，通过猝灭剂猝灭纳米粒子荧光，在白蛋白存在的情况下，白蛋白与修饰在纳米粒子上的抗体结合，拉长了猝灭剂和纳米粒子之间的距离，使荧光恢复，将荧光强度与白蛋白量建立起定量对应关系，实现对白蛋白的荧光定量和可视化检测。结果表明，在多种液体环境中，UCAR的荧光强度与白蛋白浓度具有范围较宽的线性响应范围。通过将白蛋白作为标志物，实现了对小鼠肝类器官的可视化检测。通过直接脾注射UCAR纳米探针，实现了活体肝脏白蛋白成像。本研究为复杂生物环境下蛋白质的定量和成像提供了一个兼容的工具，具有优异的稳定性和高灵敏度。

UCAR纳米探针荧光定量可视化检测方法，可通过特定标志物检测为类器官生成提供早期判断依据。同时也为类器官和活体组织中疾病标志物、药物小分子检测提供了重要潜在检测方法。

德州学院刘国锋博士为第一作者，许士才教授、王吉华教授和赵冰教授为共同通讯作者，德州学院为第一完成单位。刘国锋博士于2019年入职于德州学院物理与电子信息学院，一直在山东省生物物理重点实验室纳米生物传感团队开展科研工作，研究方向为基于稀土纳米发光材料的生物传感器，已发表多篇SCI论文。刘国锋博士在团队中认真努力，积极上进，已经成为团队的骨干成员。

本项工作依托德州学院山东省生物物理重点实验室与复旦大学遗传工程国家重点实验室类器官研究中心开展完成，得到了国家重点研究开发计划、国家自然科学基金、山东省泰山学者项目、山东省高校优秀青年创新团队发展计划和我校“天衢英才特聘教授”等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202202505