Abstract The use of photothermal agents (PTAs) in cancer photothermal therapy (PTT) has shown promising results in clinical studies. The rapid degradation of PTAs may address safety concerns but usually limits the photothermal stability required for efficacious treatment. Conversely, PTAs with high photothermal stability usually degrade slowly. The solutions that address the balance between the high photothermal stability and rapid degradation of PTAs are rare. Here, we report that the inherent Cu 2+ -capturing ability of black phosphorus (BP) can accelerate the degradation of BP, while also enhancing photothermal stability. The incorporation of Cu 2+ into BP@Cu nanostructures further enables chemodynamic therapy (CDT)-enhanced PTT. Moreover, by employing 64 Cu 2+ , positron emission tomography (PET) imaging can be achieved for in vivo real-time and quantitative tracking. Therefore, our study not only introduces an “ideal” PTA that bypasses the limitations of PTAs, but also provides the proof-of-concept application of BP-based materials in PET-guided, CDT-enhanced combination cancer therapy.

The arginine-vasopressin (AVP) hormone plays a pivotal role in regulating various physiological processes, such as hormone secretion, cardiovascular modulation, and social behavior. Recent studies have highlighted the V1a receptor as a promising therapeutic target. In-depth insights into V1a receptor-related pathologies, attained through

Numerous methods have been reported for detecting ROS/RNS in vitro and in vivo; however, detecting methods for the secondary products of the ROS/RNS reactions, particularly quasi‐stable oxidized products, have been much less explored. In this report, we observed that half‐curcumins could generate chemiluminescence. In contrast to other chemiluminescence scaffolds, the distinguishing feature of a half‐curcumin is the formation of a carbanion intermediate of its acetylacetone moiety, opening unique avenues for applications. In this study, we designed a series of half‐curcumins CRANAD‐Xs and found that CRANAD‐164 could be used to detect quasi‐stable oxidized proteins (QSOP) in vivo and in patient serum samples. We illustrated that CRANAD‐164 could be used to monitor the responses of taurine, an amino acid with newly reported anti‐aging capacity, in an inflammatory mouse model. Remarkably, we further demonstrated that the QSOP levels were much higher in the disease serum samples, including Alzheimer’s disease, compared to the samples from healthy controls. Moreover, our results revealed that the sera chemiluminescence intensities were higher in aged healthy controls compared to young healthy subjects, suggesting that CRANAD‐164 can be used to monitor the increase of QSOP during aging.

PET imaging is a widely applicable but a very expensive technology. Strategies that can significantly reduce the high cost of PET imaging are highly desirable both for research and commercialization. On-site synthesis is one important contributor to the high cost. In this report, we demonstrated the feasibility of a synthesis-free method for PET imaging of brown adipose tissue (BAT) and translocator protein 18kDa (TSPO) via a combination of Disulfiram, an FDA approved drug for alcoholism, and 64CuCl2 (termed 64Cu-Dis). Our blocking studies, Western blot, and tissue histological imaging suggested that the observed BAT contrast was due to 64Cu-Dis binding to TSPO, which was further confirmed as a specific biomarker for BAT imaging using [18F]-F-DPA, a TSPO-specific PET tracer. Our studies, for the first time, demonstrated that TSPO could serve as a potential imaging biomarker for BAT. Furthermore, since imaging contrast obtained with both 64Cu-Dis and [18F]-F-DPA was not dependent on BAT activation, these agents could be used for reliably imaging BAT mass. Additional value of our synthesis-free approach could be applied to imaging TSPO in other tissues as it is an established biomarker of neuro-inflammation in activated microglia and plays a role in immune response, steroid synthesis, and apoptosis. Although here we applied 64Cu-Dis for a synthesis-free PET imaging of BAT, we believe that our strategy could be extended to other targets while significantly reducing the cost of PET imaging.

Abstract Objectives To enable non-invasive real-time quantification of vasopressin 1A (V1A) receptors in peripheral organs, we sought to develop a suitable PET probe that would allow specific and selective V1A receptor imaging in vitro and in vivo . Methods We synthesized a high-affinity and -selectivity ligand, designated compound 17 . The target structure was labeled with carbon-11 and tested for its utility as a V1A-targeted PET tracer by cell uptake studies, autoradiography, in vivo PET imaging and ex vivo biodistribution experiments. Results Compound 17 (PF-184563) and the respective precursor for radiolabeling were synthesized in an overall yield of 49% (over 7 steps) and 40% (over 8 steps), respectively. An inhibitory constant of 0.9 nM towards the V1A receptor was measured, while excellent selectivity over the related V1B, V2 and OT receptor (IC 50 >10,000 nM) were obtained. Cell uptake studies revealed considerable V1A binding, which was significantly reduced in the presence of V1A antagonists. Conversely, there was no significant blockade in the presence of V1B and V2 antagonists. In vitro autoradiography and PET imaging studies in rodents indicated specific tracer binding mainly in the liver. Further, the pancreas, spleen and the heart exhibited specific binding of [ 11 C] 17 ([ 11 C]PF-184563) by ex vivo biodistribution experiments. Conclusion We have developed the first V1A-targeted PET ligand that is suitable for subtype-selective receptor imaging in peripheral organs including the liver, heart, pancreas and spleen. Our findings suggest that [ 11 C]PF-184563 can be a valuable tool to study the role of V1A receptors in liver diseases, as well as in cardiovascular pathologies.

Abstract Background Dysfunction of cyclic nucleotide phosphodiesterase 7 (PDE7) has been associated with excess intracellular cAMP concentrations, fueling pathogenic processes that are implicated in neurodegenerative disorders. The aim of this study was to develop a suitable PDE7-targeted positron emission tomography (PET) probe that allows non-invasive mapping of PDE7 in the mammalian brain. Methods Based on a spiro cyclohexane-1,4’-quinazolinone scaffold with known inhibitory properties towards PDE7, we designed and synthesized a methoxy analog that was suitable for carbon-11 labeling. Radiosynthesis was conducted with the respective desmethyl precursor using [ 11 C]MeI. The resulting PET probe, codenamed [ 11 C] 26 , was evaluated by cell uptake studies, ex vivo biodistribution and radiometabolite studies, as well as in vivo PET experiments in rodents and nonhuman primates (NHP). Results Target compound 26 and the corresponding phenolic precursor were synthesized in 2-3 steps with overall yields of 49.5% and 12.4%, respectively. An inhibitory constant (IC 50 ) of 31 nM towards PDE7 was obtained and no significant interaction with other PDE isoforms were observed. [ 11 C] 26 was synthesized in high molar activities (170 - 220 GBq/µmol) with radiochemical yields of 34±7%. In vitro cell uptake of [ 11 C] 26 was 6-7 folds higher in PDE7 overexpressing cells, as compared to the controls, whereas an in vitro specificity of up to 90% was measured. Ex vivo metabolite studies revealed a high fraction of intact parent in the rat brain (98% at 5 min and 75% at 30 min post injection). Considerable brain penetration was further corroborated by ex vivo biodistribution and PET imaging studies – the latter showing heterogenic brain uptake. While marginal specific binding was observed by PET studies in rodents, a moderate, but dose-dependent, blockade was observed in the NHP brain following pretreatment with non-radioactive 26 . Conclusion In this work, we report on the preclinical evaluation of [ 11 C] 26 (codename [ 11 C]P7-2104), a PDE7-targeted PET ligand that is based on a spiroquinazolinone scaffold. [ 11 C] 26 displayed promising in vitro performance characteristics, a moderate degree of specific binding in PET studies with NHP. Accordingly, [ 11 C] 26 will serve as a valuable lead compound for the development of a new arsenal of PDE7-targeted probes with potentially improved in vivo specificity.

Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a fatal disease characterized by unpredictable progression and limited therapeutic options. Current diagnosis relies on high resolution computed tomography (HRCT), which may not adequately capture early signs of deterioration. The enzyme autotaxin (ATX) emerges as a prominently expressed extracellular secretory enzyme in the lungs of IPF patients. The objective of this study was to evaluate the effectiveness of 18F-labeled ATX-targeted tracer [18F]ATX-1905, in comparison with [18F]FDG, for early fibrosis diagnosis, disease evolution monitoring, and treatment efficacy assessment in bleomycin-induced pulmonary fibrosis (BPF) models. To assess treatment efficacy, mice were treated with two commonly used drugs for IPF, pirfenidone or nintedanib, from Day 9 to Day 23 postbleomycin administration. Lung tissue assessments encompassed inflammation severity via H&E staining, and Ashcroft scoring via Masson staining, alongside quantification of ATX expression through ELISA. Positron emission tomography (PET) imaging employing [18F]FDG and [18F]ATX-1905 tracked disease progression pre- and post-treatment. The extent of pulmonary fibrosis corresponded to changes in ATX expression levels in the BPF mouse model. Notably, [18F]ATX-1905 exhibited elevated uptake in BPF lungs during the progression of the disease, particularly evident at the early stage (Day 9). This uptake was inhibited by an ATX inhibitor, PF-8380, underscoring the specificity of the radiotracer. Conversely, [18F]FDG uptake, peaking at Day 15, decreased subsequently, likely reflective of diminished inflammation. A 2-week treatment regimen using either pirfenidone or nintedanib resulted in notable reductions of ATX expression levels and fibrosis degrees within lung tissues, based on ELISA and Masson staining, as evidenced by PET imaging with [18F]ATX-1905. [18F]FDG uptake also decreased following the treatment period. Additionally, PET/CT imaging extended to a nonhuman primate (NHP) BPF model. The uptake of [18F]ATX-1905 (SUVmax = 2.2) was significantly higher than that of [18F]FDG (SUVmax = 0.7) in fibrotic lung tissue. Using our novel ATX-specific radiotracer [18F]ATX-1905 and PET/CT imaging, we demonstrated excellent ability in early fibrosis detection, disease monitoring, and treatment assessment within lungs of the BPF mouse models. [18F]ATX-1905 displayed remarkable specificity for ATX expression and high sensitivity for ATX alterations, suggesting its potential for monitoring varying ATX expression in lungs of IPF patients.