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智能磁共振造影剂的研究取得重要进展

来源:http://www.rxsfjx.com 作者:澳门皇冠官网-澳门皇冠844网站 时间:2019-09-11 14:08

1月3日,国际著名学术期刊《自然-Scientific Reports》在线发表了中国科学技术大学化学与材料科学学院梁高林教授课题组和中山大学肿瘤防治中心李立课题组的合作研究成果,文章标题为《Controlled intracellular self-assembly of gadolinium nanoparticles as smart molecular MR contrast agents》。该文章报导了一种新型、智能、肿瘤靶向的磁共振造影剂的研制,并在肿瘤模型小鼠上验证了其优异的肿瘤靶向成像效果(Sci. Rep. 2013, 3: 1024)。

2014年12月29日,国际著名学术期刊《ACSNano》在线发表了中国科学技术大学化学与材料科学学院梁高林教授课题组、强磁场科学中心王俊峰课题组和生命科学学院胡兵教授课题组的合作研究成果,文章标题为《ControlledIntracellularSelf-AssemblyandDisassemblyof19FNanoparticlesforMRImagingofCaspase3/7inZebrafish》。该文章报导了一种新型、智能、靶向的19F磁共振造影剂的研制,并在构建有凋亡模型的斑马鱼上验证了其优异的靶向成像效果(ACSNano,DOI:10.1021/nn5062657)。

核磁共振显像是目前临床上普遍使用的一种功能影像方法,此技术对检测组织坏死、局部缺血及各种病变具有独特的优势。因其具有较高的分辨率,在临床医学上对疾病早期诊断也显示出巨大的应用前景。目前临床使用的磁共振造影剂大都为小分子,采用纳米材料作为载体用来装载造影剂以提高生物组织局部的造影剂浓度已经成为研究热点。然而,基于纳米材料的这类造影剂除了要克服制备方面的技术难度外,还要面对低摄取和靶向难等问题。

19F在体内极低的背景信号使得19FMRI具有很高的灵敏度和特异性,而核磁成像技术的强穿透性及无损等优点也使得19FMRI的研究得到越来越多的关注。人们希望能够发展出高效灵敏,准确无害的临床19FMRI手段以早期诊断病症及监测病症的治疗效果。但也正是由于19F在体内的含量极低,好的成像效果通常需要高剂量的19FMRI探针来提供足够的信号。这就增加了检测过程中的毒性,并需要耗费大量的化合物。因此发展出“智能的”策略来降低化合物剂量却能得到靶向部位的高的19F局部浓度是十分有必要的。

该课题组继利用梁高林博士发展出的一个独特的缩合反应平台(Nat. Chem. 2010, 2: 54-60)成功研制出第一代磁共振造影剂后(Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50: 6283-6286),这次与中山大学肿瘤中心和南京大学金陵医院合作,成功研制出第二代肿瘤靶向智能磁共振造影剂。该技术是基于把两个用于缩合反应的官能团设计到一个含Gd的磁性小分子上,在肿瘤细胞内的还原剂和高表达的蛋白酶作用下,小分子化合物发生缩合反应生成多聚体,两亲性的多聚体在肿瘤细胞内自组装成磁性纳米粒子,从而产生大大高于小分子单体的MRI信号。

梁高林教授课题组首次提出了利用生物兼容性良好的小分子自发在体内组装,然后在目标位置靶向解组装产生19FNMR/MRI信号的策略。利用这种策略,不但大大提高了19FNMR/MRI信号的强度,灵敏度和准确性,而且降低了19F探针所需剂量。这将会为19FNMR/MRI领域的发展提供一个崭新的方向。该策略利用梁高林博士发展出的一个独特的缩合反应平台(Nat.Chem.2010,2:54-60),设计出一种智能19FNMR/MRI探针。该探针在胞内还原氛围下会引发分子间的缩合反应形成二聚体,二聚体堆积自组装生成的19F纳米粒子引发19FNMR/MRI信号的关闭,然后在凋亡细胞中高表达酶Casp3的剪切下,纳米粒子解组装,同时19FNMR/MRI信号也会被打开。这个19F信号“关-开”的过程可以用来依次检测体内外的谷胱甘肽和的Casp3的活性。该策略已经成功应用于细胞及凋亡斑马鱼的体内Casp3成像,也将会在肿瘤的疗效诊断上有着极大的应用前景。

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