超小氧化鐵納米顆粒放大腫瘤成像信號研究獲進展

近日,國家納米科學中心研究員陳春英課題組在利用乏氧組裝的超小氧化鐵納米顆粒放大腫瘤的螢光和磁共振成像信號研究中取得進展。相關研究成果以Hypoxia-Triggered Self-Assembly of Ultrasmall Iron Oxide Nanoparticles to
Amplify the Imaging Signal of a Tumor
為題,以Supplementary Cover形式發表在《美國化學會志》(J. Am. Chem. Soc. 2021)上。

乏氧在實體瘤中較普遍,對腫瘤的發生、發展、轉移和治療耐受具有重要影響,其可作為治療預後的一個單獨指標。因此,預測和評估腫瘤病人的乏氧程度對治療效果的評價和治療方式的選擇具有重要作用。然而,乏氧區位於腫瘤中遠離血管的部位,傳統的造影劑不易在此區域進行富集和長效滯留,對該區域的成像造成障礙,該現象對納米造影材料的滲透性提出了更高的設計要求。

陳春英課題組及其合作團隊長期致力於腫瘤乏氧的基礎與轉化研究,在增強納米顆粒的腫瘤滲透性、改善腫瘤診療效果等方面取得系列進展(Nano Today 2020, 34, 100907;Science Advance2019, 5, eaax0937;Advanced Materials, 2020, 2006189;Angew
Chem
, 2020, 59: 14014-14018;Advanced Materials, 2016, 28, 8950)。課題組近期研究獲得的乏氧組裝氧化鐵納米顆粒,展現出良好的腫瘤滲透性以及靶向腫瘤乏氧區域的能力,繼而有效地放大腫瘤的螢光與磁共振成像信號,為乏氧腫瘤的評估提供了新方法。

超小氧化鐵納米顆粒(UIO)具有尺寸均一、形貌規整、安全性高和製備方法成熟等優點,是核磁共振T2加權成像造影劑的首選。該研究將硝基咪唑衍生物(Pimo)作為乏氧觸發器,修飾在UIO納米顆粒表面,構建乏氧探針UIO-Pimo。超小尺寸能夠幫助UIO-Pimo滲透至腫瘤乏氧區;Pimo在乏氧環境、電子供體和硝基還原酶的共同作用下進行生物還原反應,觸發大尺寸組裝體的形成,提升T2成像信號,增強其所在腫瘤乏氧區磁共振造影的檢測靈敏度。據此,研究人員建立了MRI差值法,獲得乏氧腫瘤在活體中的三維分佈,為該方法的臨床應用奠定基礎。UIO-Pimo探針同時載帶了疏水環境誘導螢光信號增強的NBD分子,該組裝體進而實現了增強的螢光信號探測。本研究的乏氧組裝策略能夠提高納米顆粒在腫瘤部位的濃度和滯留時間,為克服納米材料滲透能力有限帶來的治療侷限性提供了新的解決方法。

國家納米中心助理研究員週會鴿、博士研究生郭夢雨和特聘研究員李佳陽為論文的共同第一作者,陳春英為論文通訊作者。研究工作獲得科學技術部、國家自然科學基金委員會、中科院戰略性先導科技專項(B類)等項目的支持。

超小氧化鐵納米顆粒放大腫瘤成像信號研究獲進展

乏氧觸發超小氧化鐵納米顆粒組裝並放大螢光與核磁成像信號

來源:中國科學院國家納米科學中心

來源:kknews超小氧化鐵納米顆粒放大腫瘤成像信號研究獲進展