核殼結(jié)構(gòu)納米探針用于神經(jīng)膠質(zhì)瘤的多模態(tài)診斷

2016-12-14 來源：icailiaoren 標簽：掌上醫(yī)生喝茶減肥一天瘦一斤安全減肥 cps聯(lián)盟美容護膚

摘要：神經(jīng)膠質(zhì)瘤簡稱膠質(zhì)瘤，是最常見的原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，具有較高的致死率。盡管在膠質(zhì)瘤診斷上已經(jīng)取得了顯著進展，但仍存在許多挑戰(zhàn)，例如早期和綜合診斷。

神經(jīng)膠質(zhì)瘤簡稱膠質(zhì)瘤，是最常見的原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，具有較高的致死率。盡管在膠質(zhì)瘤診斷上已經(jīng)取得了顯著進展，但仍存在許多挑戰(zhàn)，例如早期和綜合診斷。然而，單模態(tài)成像無法提供不同類型腫瘤的特征信息。傳統(tǒng)的成像手段（如計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）和光聲成像（PAI）等）存在一些固有缺陷，例如分辨率有限、穿透成像深度淺、空間分辨率差等等。為了解決這個問題，許多研究致力于發(fā)展多模態(tài)成像探針，在單個系統(tǒng)中整合多種圖像增強行為，以實現(xiàn)多模態(tài)成像功能。包含一個金屬核的納米級金屬有機框架（NMOFs）材料表現(xiàn)出豐富的光學(xué)和磁學(xué)特性，同時具有強的X射線衰減，因此是組裝多功能顯像劑的理想候選材料。

【成果簡介】

近日，中國科學(xué)院自動化研究所田捷研究員、王坤副研究員和西安電子科技大學(xué)王忠良教授（共同通訊作者）等人采用微乳液方法在N,N-二甲基甲酰胺相中合成了小粒徑的核殼結(jié)構(gòu)Au@MIL-88（A）納米粒子。這種核殼納米復(fù)合材料同時具備了金納米棒內(nèi)核的CT增強和PAI光學(xué)特性以及NMOF外殼的T2加權(quán)磁共振成像特性。該納米復(fù)合物的表面采用PEG-COOH修飾以防止其在體內(nèi)試驗的過程中結(jié)塊。修飾后的納米粒子Au@MIL-88（Fe）在神經(jīng)膠質(zhì)瘤的體內(nèi)試驗中，其CT、MRI和PAI成像效果顯著增強。該成果以“CoreShell Gold Nanorod@MetalOrganic Framework Nanoprobes for Multimodality Diagnosis of Glioma ”為題于2016年11月18日發(fā)表在Advanced Materials期刊上。

【圖文導(dǎo)讀】

流程圖1 Au@MIL-88（Fe）納米星的合成及應(yīng)用

（a）Au@MIL-88（Fe）納米星的合成路線；

（b）在基于多模態(tài)成像的腫瘤診斷中的應(yīng)用。

圖1 Au@MIL-88（A）納米粒子的表征

（a）Au@MIL-88（A）納米粒子的TEM照片；

（b，c）Au@MIL-88（A）納米粒子的SEM照片；

（d）磷酸鹽緩沖液中的Au@MIL-88（A）的DLS粒徑；

（e）Au納米棒和Au@MIL-88（A）的紫外可見吸收光譜；

（f）Au@MIL-88（A）、MIL-88（Fe）和模擬得到的Au晶體的X射線粉末衍射圖譜；

（g）Au@MIL-88（A）納米粒子的STEM-EDS面掃描元素分布。

圖2 納米粒子的性質(zhì)

（a，d）不同濃度的Au@MIL-88（Fe）的T2加權(quán)核磁共振成像（a）和T2弛豫率（d）；

（b，e）不同濃度的Au@MIL-88（Fe）的CT圖像（b）和CT值（e）；

（c，f）不同濃度的Au@MIL-88（Fe）水溶液的光聲成像（c）和光吸收值（f）；

（g）磷酸鹽緩沖液中光吸收的穩(wěn)定性。

圖3 納米粒子對細胞內(nèi)吞作用和細胞毒性的體外評價

（a）不同濃度Au@MIL-88（Fe）下的細胞活性分析；

（b）孵育不同細胞系后的細胞活性；

（c-e）加入ICG/ Au@MIL-88（Fe）培養(yǎng)后U87MG細胞的熒光顯微圖像

圖4 皮下荷有腫瘤U87MG的小鼠的體內(nèi)三模態(tài)成像

（a，b）靜脈注射Au@MIL-88（Fe）（2mg/mL，200μL）12小時前后小鼠的CT圖像；

（c，d）靜脈注射Au@MIL-88（Fe）（2mg/mL，200μL）12小時前后小鼠的T2加權(quán)核磁共振成像；

（e，f）靜脈注射Au@MIL-88（Fe）（2mg/mL，200μL）12小時前后小鼠體內(nèi)腫瘤的光聲成像；

（g）靜脈注射Au@MIL-88（Fe）（2mg/mL，200μL）12小時前后小鼠體內(nèi)腫瘤的定量MRI信號和CT值；

（h）腫瘤的生物發(fā)光成像。

圖5 荷有U87MG原位瘤小鼠的體內(nèi)三模態(tài)成像

（a，b）靜脈注射Au@MIL-88（Fe）（2mg/mL，200μL）12小時前后小鼠的CT圖像；

（c，d）靜脈注射Au@MIL-88（Fe）（2mg/mL，200μL）前后小鼠的T2加權(quán)核磁共振成像；

（e，f）靜脈注射Au@MIL-88（Fe）（2mg/mL，200μL）12小時前后小鼠體內(nèi)腫瘤的光聲成像；

（g）靜脈注射Au@MIL-88（Fe）（2mg/mL，200μL）12小時前后小鼠體內(nèi)腫瘤的定量MRI信號和CT值；

（h）腫瘤的生物發(fā)光成像。

圖6 靜脈注射Au@MIL-88（Fe）后裸鼠體內(nèi)膠質(zhì)瘤組織切片的H&E染色

（a，d）只采用H&E染色；

（b，e）腦的插圖和切片；

（c，f）普魯士藍染色的照片

【總結(jié)與展望】

該團隊合成的核殼結(jié)構(gòu)Au@MIL-88（Fe）納米粒子，在神經(jīng)膠質(zhì)瘤的多模態(tài)成像上表現(xiàn)出良好的效果，尤其是有望減少中風(fēng)病人在CT成像時受到的輻射。其CT和MRI圖像穿透深度大且結(jié)構(gòu)清晰，其PAI圖像探測清晰、空間分辨率和對比度高。盡管這項研究還處于初期階段，但研究人員相信，這種核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料為三模態(tài)分子成像提供了機會，將有望從臨床前研究走向臨床研究。