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Near-Infrared Optical Transducer for Dynamic Imaging of Cerebrospinal Fluid Glucose in Brain Tumor

化学 传感器 葡萄糖氧化酶 脑脊液 近红外光谱 碳水化合物代谢 生物传感器 体内 磷光 生物医学工程 病理 生物化学 神经科学 荧光 医学 生物 光学 物理 生物技术 量子力学
作者
Siyang Liu,Ye Liu,Zhe Zhang,Xiaodong Wang,Yicheng Yang,Kai Sun,Jiangbo Yu,Daniel T. Chiu,Changfeng Wu
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:94 (41): 14265-14272 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acs.analchem.2c02600
摘要

Aberrant cerebral glucose metabolism is related to many brain diseases, especially brain tumor. However, it remains challenging to measure the dynamic changes in cerebral glucose. Here, we developed a near-infrared (NIR) optical transducer to sensitively monitor the glucose variations in cerebrospinal fluid in vivo. The transducer consists of an oxygen-sensitive nanoparticle combined with glucose oxidase (GOx), yielding highly sensitive NIR phosphorescence in response to blood glucose change. We demonstrated long-term continuous glucose monitoring by using the NIR transducer. After subcutaneous implantation, the glucose transducer provides a strong luminescence signal that can continuously monitor blood glucose fluctuations for weeks. By using the NIR emission of the transducer, we further observed abnormal dynamic changes in cerebrospinal fluid glucose and quantitatively assessed cerebral glucose uptake rates in transgenic mice bearing brain tumors. This study provides a promising method for the diagnosis of various metabolic diseases with altered glucose metabolism.
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