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深度解讀

寧波材料所在精準靶向型MRI造影劑研究中取得進展

Johnny Lee 來源:寧波材料所2015-09-01 我要評論(0 )   

磁共振成像(MRI)是診斷包括惡性腫瘤在內(nèi)的各類重大疾病的主要手段之一。但MRI檢測腫瘤的靈敏度有限,要實現(xiàn)對各類腫瘤的早期

       磁共振成像(MRI)是診斷包括惡性腫瘤在內(nèi)的各類重大疾病的主要手段之一。但MRI檢測腫瘤的靈敏度有限,要實現(xiàn)對各類腫瘤的早期診斷,需要發(fā)展各類MRI造影劑。目前,臨床廣泛使用的MRI造影劑是Gd螯合物,如德國Schering AG公司開發(fā)的釓-二乙烯三胺五乙酸(Gd-DTPA)和法國Guerbet SA公司開發(fā)的釓-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸(Gd-DOTA)等。雖然Gd螯合物對臨床上疾病的診斷發(fā)揮了重要作用,但其使用成本很高,無主動靶向腫瘤的功能,且釓離子是人體非必需元素,其毒副作用也是一個不容忽視的問題。最近,寧波材料所吳愛國團隊研發(fā)了一種價格相對低廉、生物相容性更好、且具有主動靶向功能的MRI造影劑,具有重要的科學意義和廣闊的應(yīng)用前景。 

該團隊的Zubair博士通過熱分解法合成出了單分散的超順磁性氧化鐵納米粒子(SPION),并在其表面均勻包覆一層SiO2,從而制得一種價格相對低廉、生物相容性更好的MRI造影劑。MTT細胞分析和組織學分析結(jié)果表明,該SPION@SiO2復(fù)合納米材料具有良好的生物相容性?;铙w實驗結(jié)果表明,該SPION@SiO2復(fù)合納米材料能顯著提高心、肝、腎及膀胱組織MRI成像的靈敏度。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Journal of Materials Chemistry B, 2015, 3, 5172-5181,并被選為雜志背封面。

為提高SPION基MRI造影劑主動靶向腫瘤的性能,該團隊的沈折玉副研究員指導(dǎo)高級研究助理馬雪華,通過脫溶劑法合成了內(nèi)部包裹有MRI造影劑SPION的白蛋白納米球(AN),并在該納米球表面偶聯(lián)上靶分子葉酸(FA)。研究表明,該SPION-AN-FA復(fù)合納米粒子具有良好的球形結(jié)構(gòu)、粒徑均一、并具有很好的水相分散性(多分散系數(shù)PDI<0.05)、無細胞毒性,具有主動靶向乳腺癌細胞(MCF-7)和肺癌細胞(SPC-A-1)的性能。由于其r2/r1比值(~40)遠高于已上市同類產(chǎn)品Resovist®(~11),該SPION-AN-FA復(fù)合納米粒子具有更強的MRI成像效果。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 2015, 126, 44-49。

 1:精準靶向型MRI造影劑的設(shè)計及其木馬靶向機理示意圖 

前期通過靶分子FA的引入,實現(xiàn)了SPION基MRI造影劑對腫瘤的主動靶向功能,但靶分子FA連接在納米載體的表面,能被正常細胞的非特異性受體識別,從而造成正常細胞對MRI造影材料的非特異性攝取。為降低正常細胞對MRI造影材料的非特異性攝取,實現(xiàn)MRI造影劑對腫瘤的精準靶向,沈折玉副研究員設(shè)計了一種“木馬”靶向策略來根據(jù)需要隱藏或暴露納米載體表面的靶分子,即制備出內(nèi)部包裹有SPION(Fe3O4納米晶體,F(xiàn)N)且表面偶聯(lián)有靶分子FA的白蛋白納米球(FA-AN-FN),再在FA-AN-FN納米球表面接枝pH敏感型高分子(PP),使復(fù)合納米粒子表面的靶分子FA在正常生理條件下隱藏在高分子鏈之中,不能被正常細胞的非特異性受體識別,而在腫瘤組織弱酸性環(huán)境下由于高分子收縮而暴露出來與腫瘤細胞表面的葉酸受體發(fā)生特異性相互作用,從而達到降低正常細胞對復(fù)合納米粒子非特異性攝取的目的,實現(xiàn)對腫瘤的精準靶向。該精準靶向型MRI造影劑的設(shè)計及其木馬靶向機理圖1所示。細胞實驗結(jié)果表明該木馬靶向策略能降低正常細胞對納米材料的非特異性攝取,提高納米材料對腫瘤的主動靶向效果。活體成像結(jié)果(如圖2所示)表明,該精準靶向型MRI造影劑PP-FA-AN-FN具有優(yōu)異的MRI成像效果。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于Biomaterials, http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2015.08.022。


 2:體內(nèi)成像結(jié)果。(A)靜脈注射FNFA-AN-FNPP-FA-AN-FN20 mg/kg)后荷瘤鼠不同時間的的MRI圖像;

B)腫瘤部位T2信號強度。* P < 0.01

上述研究工作得到了國家自然科學基金委和中科院等項目的支持。主要完成單位為中科院寧波材料所,中科院大化所、韓國仁荷大學及寧波市第二醫(yī)院參與了相關(guān)研究。

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寧波材料所磁共振成像MRI
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