MRI/荧光双模态MnO₂纳米探针定制开发

锰基双模态纳米探针是肿瘤成像方向热门的研究体系，但不少课题组在自主合成过程当中经常遇到MnO₂严重团聚、荧光偶联效率失控、GSH响应之后MRI-T1信号不稳定、实验重复性差等棘手问题。Sur-Release公司，可承接荧光标记MnO₂纳米探针开发；围绕MRI/荧光双模态成像方向开展定向设计，提供专业化纳米材料定制、表面功能化以及靶向修饰服务，适配细胞、小动物活体层面不同的纳米递送与成像科研研究，帮助科研人员规避合成试错成本。

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图1｜MRI/荧光双模态MnO₂纳米探针定制开发

很多课题组在探针选型阶段会纠结：为什么优先选择MnO₂来搭建MRI-荧光双模态体系，而不直接采购现成小分子造影剂？

MnO₂构建双模态探针背后的科研逻辑

MnO₂基体本身几乎不产生T1弛豫信号；处于肿瘤局部高GSH、酸性微环境下发生还原降解，释放Mn²⁺之后才激活T1-MRI增强信号。

✅MRI成像：依赖微环境刺激下的离子释放效应

✅荧光模块的引入：灵活匹配实验室现有成像设备

这种响应激活型造影模式，区别于传统持续显影的小分子锰造影剂，能够有效降低正常组织背景干扰，也是当前肿瘤成像领域的研究热点。Sur-Release公司，以此调控探针的响应成像性能。

Sur-Release公司FITC、Cy3、Cy5、Cy5.5、Cy7；近红外染料更适合活体小动物成像；短波长荧光染料多用于体外细胞共聚焦观测；同时控制染料接枝密度，降低基体带来的荧光淬灭风险。

MnO₂纳米基体本身不自带荧光，需要通过后修饰工艺共价偶联荧光染料。

单独MRI：活体深部成像效果良好，但是无法实现单细胞水平追踪；

✅MRI+荧光双模态互补解决单一成像短板

单独荧光成像：细胞示踪灵敏度高，但是活体组织穿透深度有限。MnO₂纳米片构建的双激活探针正好实现二者优势互补。很多高分论文的研究思路就是利用MRI采集活体病灶成像数据，再依靠荧光完成冰冻切片、细胞层面验证，搭建从活体到细胞的完整证据链条。Sur-Release公司。

科研当中经常遇到文献报道的体系无法直接复刻，需要针对性调整形貌、粒径、靶向基团与荧光种类。Sur-Release公司，可逐步放大至g级合成，多维度调整探针各项参数。

MnO₂-荧光双模态探针：可定制化变量（核心板块）

✦ 定制维度 ｜ 可选择参数与功能方向（Sur-Release公司

✦ MnO₂基体形貌 ｜MnO₂实心纳米颗粒；MnO₂超薄纳米片；MnO₂外壳包覆层；多组分MnO₂复合纳米结构

✦ 粒径与分散性 ｜ 按需调控整体粒径；优化水相分散；降低颗粒团聚；适配细胞吞噬或者长循环体内递送

✦ 荧光标记染料 ｜FITC、Cy3、Cy5、Cy5.5、Cy7；ICG；Ce6；可控调节染料偶联比例，抑制荧光淬灭

✦ 表面功能基团 ｜PEG（可选择不同分子量）、-NH₂氨基、-COOH羧基、MAL马来酰亚胺；预留后续偶联活性位点

✦ 靶向修饰分子 ｜RGD、FA叶酸、HA透明质酸、Angiopep-2（跨血脑屏障多肽）、自定义多肽、核酸适配体

✦ 多功能复合构型 ｜MnO₂+单纯荧光；MnO₂-PEG-荧光；MnO₂-RGD-Cy5；MnO₂-HA-Cy7；MnO₂-荧光+药物/光敏剂载荷共载体系

Sur-Release公司，会同步权衡MRI响应性能、荧光稳定性以及肿瘤微环境应答能力，避免开发过程当中顾此失彼。

MRI-荧光双模态探针整体设计思路（技术亮点）

荧光端设计重点：重点规避MnO₂基体对有机荧光染料的淬灭效应。染料接枝密度过高较易发生自淬灭；接枝量过低则荧光信号偏弱。Sur-Release公司依托成熟的共价偶联工艺，筛选合适的接枝方案，兼顾激发-发射波段匹配以及荧光抗光漂白性能。

MRI端设计重点：不只是完成MnO₂基体合成；预判降解之后Mn²⁺释放效率。基体片层厚度、颗粒尺寸直接决定降解速率，进一步影响T1加权信号强弱；技术人员前期方案评估时即将r1弛豫率指标纳入设计参考，防止合成结束之后才发现弛豫效果达不到活体成像实验的要求。

微环境响应端（GSH/pH/H₂O₂）：MnO₂纳米平台的微环境响应是整套探针的核心。肿瘤内部高浓度GSH、弱酸性、H₂O₂环境触发纳米材料分解，同步释放Mn²⁺与荧光分子，达成信号协同激活；而正常生理环境下探针保持相对稳定，以此压低成像背景噪声；该响应机制已有大量文献支撑，也是Sur-Release公司在MnO₂探针定制时重点落实的性能方向。

Sur-Release公司，灵活筛选表征检测清单，无需硬性完成全部测试项目。

探针交付阶段可开展的表征与检测项目

分散与电位：DLS水合粒径、PDI分散指数；Zeta电位；

形貌尺寸分析：TEM透射电镜；

元素价态分析：XPS测试Mn元素价态；

光谱学检测：UV-Vis紫外-可见吸收光谱；稳态荧光光谱；

微环境响应验证：梯度GSH环境下信号变化；不同pH条件稳定性；荧光响应稳定性测试。

MRI成像性能：T1加权MRI扫描；r1弛豫率定量测试；

每一批定制样品配套对应的COA基础表征报告，便于客户直接开展后续的细胞以及动物实验。

项目需求：Cy5标记PEG-MnO₂双模态纳米探针定制（细胞+小动物预实验）

实际定制项目案例

Sur-Release公司选用小尺寸球形MnO₂纳米颗粒作为基体；先行开展PEG亲水改性改善胶体分散稳定性；采用共价偶联工艺接枝Cy5近红外荧光染料，降低染料解离脱落风险。合成纯化之后完成全套基础表征（TEM、DLS、Zeta、紫外-可见、荧光光谱）；额外设置梯度GSH孵育体系，系统验证响应条件下MRI-T1信号以及荧光信号的变化趋势；交付成品样品的同时同步提交整套表征与响应测试原始数据，支撑客户后续开展细胞摄取、体外成像以及小动物预实验。

客户原有痛点：自主合成时MnO₂纳米颗粒团聚严重；采用简单物理吸附Cy5，染料抗易脱落；GSH孵育之后MRI信号提升幅度不稳定，平行实验之间数据差异很大。

适合的科研应用方向

比较适合重点突出三个方向：“肿瘤微环境响应 + MRI/荧光双模态成像 + 靶向功能化”。这样与MnO₂材料本身的响应特性结合更紧密，也方便后续延伸到MnO₂ Cy5、MnO₂ Cy7、MnO₂ PEG RGD、MnO₂ HA、MnO₂ Ce6等具体定制体系。

✦ 适用科研方向 ｜ 主要研究内容 ｜ 可定制方向

✦ MRI/荧光双模态成像 ｜ 同时利用Mn相关磁共振信号与荧光信号进行示踪 ｜Cy5、Cy5.5、Cy7、ICG等荧光标记

✦ 肿瘤微环境响应成像 ｜ 研究MnO₂在酸性、GSH等微环境条件下的响应行为 ｜ 粒径、MnO₂含量、响应速度可调

✦ GSH响应型纳米探针 ｜ 利用高GSH环境诱导MnO₂转化，研究响应前后信号变化 ｜GSH浓度梯度、MRI信号变化检测

✦ 肿瘤靶向成像 ｜ 在MnO₂表面引入靶向配体，提高特定细胞摄取能力 ｜RGD、HA、FA、多肽等修饰

✦ 细胞摄取与胞内定位 ｜ 通过荧光信号观察纳米探针进入细胞后的分布 ｜Cy5/Cy7标记、共聚焦成像配套

✦ 纳米载体体内分布研究 ｜ 利用近红外荧光追踪材料在动物模型中的分布与滞留 ｜Cy7、ICG等近红外荧光功能化

✦ Mn²⁺释放与MRI增强研究 ｜ 分析MnO₂响应降解、Mn²⁺释放与MRI信号之间的关系 ｜Mn²⁺释放曲线、T1弛豫性能检测

✦ ROS/GSH微环境研究 ｜ 探索氧化还原微环境对MnO₂纳米材料性能的影响 ｜ROS/GSH响应体系、荧光信号联动

✦ 药物递送与成像示踪 ｜ 将MnO₂与载药体系结合，实现递送过程的同步观察 ｜ 药物负载、PEG化、荧光标记

✦ 光动力联合成像研究 ｜MnO₂与Ce6等光敏组分结合，研究成像及微环境调控 ｜MnO₂ Ce6、PEG、靶向配体复合

✦ 纳米探针稳定性研究 ｜ 比较不同介质中粒径、电位及荧光稳定性 ｜DLS、Zeta、荧光光谱、TEM检测

✦ 靶向与非靶向对照研究 ｜ 比较表面配体修饰前后的细胞摄取及成像差异 ｜ 空白组、靶向组、竞争阻断组

Sur-Release公司

课题痛点与实验条件深度沟通确认→MnO₂基体结构与粒径方案设计评估→荧光染料选型评估（预判基体淬灭风险）→表面功能化或者靶向分子偶联方案设计→多批次合成制备与工艺条件优化→理化表征与成像性能验证（MRI、荧光响应测试）→样品纯化分装、整理测试数据与COA报告→样品交付与后续技术答疑支持

可围绕MnO₂纳米探针的荧光示踪、靶向修饰、微环境响应以及复合成像方向进行扩展：

以上产品可根据科研需求进一步调整MnO₂形貌、粒径、PEG分子量、荧光波段、靶向配体及复合功能模块，用于MRI/荧光双模态成像、细胞摄取、微环境响应、靶向递送及纳米材料体内分布等研究。

MnO₂ Cy5荧光纳米探针MnO₂ Cy5.5近红外荧光探针MnO₂ Cy7近红外荧光纳米颗粒MnO₂ ICG荧光复合纳米探针PEG MnO₂ Cy5纳米探针PEG MnO₂ Cy7双模态纳米探针RGD PEG MnO₂ Cy5靶向纳米探针HA MnO₂ Cy5靶向纳米颗粒FA PEG MnO₂ Cy7靶向探针Angiopep 2 PEG MnO₂ Cy5纳米探针MnO₂ Ce6荧光复合纳米颗粒MnO₂ Ce6 Cy5多功能纳米探针GSH响应型MnO₂ Cy5荧光探针GSH响应型MnO₂ Cy7纳米探针pH/GSH双响应MnO₂ Cy5纳米载体ROS响应型MnO₂ Cy5荧光纳米探针MnO₂ SiO₂ Cy5复合纳米颗粒MnO₂ Fe₃O₄ Cy7复合纳米探针MnO₂介孔硅荧光复合纳米载体PEG RGD MnO₂ Ce6复合纳米探针

免责声明：以上所有纳米探针材料仅面向科学研究使用；不可以直接用于人体，不可用于临床诊断以及临床治疗。