缺血性脑卒中（Ischemic Stroke,IS）是全球范围内致残与致死率极高的神经系统疾病,我国平均每10s就有1人初发或复发脑卒中，每28s就有1人因脑卒中离世；幸存者中，约75%留下后遗症、40%重度残疾，脑卒中已成为我国成年人致死及后天致残的第一大原因。医学影像技术是目前临床诊断脑卒中的金标准，但因诊断时间长、设备条件要求高、诊断成本昂贵等局限，容易错失最佳救治时间，导致高死亡率、高致残率。因此，发展脑卒中早期检测技术是解决目前脑卒中临床需求的关键技术之一。

梗死核心区与缺血半暗带之间的pH梯度变化，是评估组织存活潜力与指导治疗决策的重要依据。如何在复杂脑组织中实现高特异性、高分辨率的pH动态成像分析，是实现缺血性脑卒中早期检测、机制研究和药物研究的关键之一。

近日，中国科学院兰州化学物理研究所天然药物与化学测量研究中心海军研究员团队，基于前期在激活型传感策略方面系列工作（Sens. Actuators B: Chem., 2025, 444, 138389; Anal. Chem., 2023, 95(6):3525–3531; Anal. Chem., 2022, 94(13):5399–5405）的基础上，首次开发出一种APE1酶激活的比率型pH传感器。该传感器巧妙整合了卒中病灶区并存的局部酸中毒与APE1酶高表达两大关键病理特征，构建出由二者协同驱动的“双重响应”智能分子探针，实现了对脑卒中的高特异性成像分析。

图1. APE1酶激活的比率型pH传感器（LPF）的构建、传感机理及性能表征

研究团队以酸性pH响应的i-motif结构F链为传感核心，通过与含有APE1酶特异性识别位点的互补“阻断链”P链杂交，构建可激活型pH探针（PF）。进一步经脂质体包封形成LPF，显著提升了其血脑屏障穿透能力及在体稳定性。该传感器仅在APE1高表达的缺血病灶区被激活后，才能实现对缺血脑区pH的高对比度、高特异性比率型成像（图1）。在脑卒中动物模型中，LPF成功实现了对脑内pH梯度的动态、空间分辨监测，清晰勾勒出缺血区域，展现出优异的血脑屏障穿透能力与成像信噪比（图2）。以上研究为脑卒中早期检测、机制研究和新药研究提供了新策略。

图2. 卒中动物模型的构建及探针成像效果评估

相关研究成果以“Engineering of an Enzyme-Activatable Rationetric DNA Nanosensor for Spatially Resolved pH Imaging in Ischemic Stroke”为题发表在Analytical Chemistry（2025, 97, 25908−25915）上。兰州化物所赵婷婷助理研究员与厦门大学林万铨博士为论文共同第一作者；兰州化物所海军研究员、裴栋研究员以及厦门大学杨立朝教授为共同通讯作者。

上述研究工作得到了国家自然科学基金、甘肃省科技计划和兰州化物所人才引进专项等项目的支持。