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新的纳米粒子可以同时在活体动物中进行MRI和荧

发布时间:2019-03-21 19:04:35

新的纳米粒子可以同时在活体动物中进行MRI和荧光成像 2014年11月19日 能够进行MRI和荧光成像的纳米粒子可以监测癌症和其他疾病 麻省理工学院的化学家们已经开发出新的纳米粒子,

  新的纳米粒子可以同时在活体动物中进行MRI和荧光成像

  2014年11月19日

  能够进行MRI和荧光成像的纳米粒子可以监测癌症和其他疾病

  麻省理工学院的化学家们已经开发出新的纳米粒子,可以在活体动物中同时进行磁共振成像(MRI)和荧光成像。这些颗粒可以帮助科学家追踪体内产生的特定分子,监测肿瘤的环境,或确定药物是否已成功到达目标。

  在本周出现在Nature Communications上的一篇论文中,研究人员证明了这些颗粒的使用,这些颗粒带有不同的荧光和MRI传感器,用于跟踪小鼠的维生素C.只要有高浓度的维生素C,颗粒就会显示出强烈的荧光信号,但MRI对比度却很低。如果维生素C不多,可以看到更强的MRI信号,但荧光非常弱。

  麻省理工学院化学助理教授,该研究的资深作者Jeremiah Johnson说,未来版本的颗粒可以用来检测通常与疾病相关的活性氧。它们也可以定制为一次检测多个分子。

  “如果你有能够感知特定生物分子的成像探针,你可能能够更多地了解疾病的进展情况”。约翰逊说。

  双重行动

  约翰逊和他的同事设计了这些颗粒,因此它们可以由聚合物链构成的构件组装而成,这些聚合物链带有称为氮氧化物的有机MRI造影剂或称为Cy5.5的荧光分子。

  当以所需比例混合在一起时,这些结构单元连接形成特定的纳米尺寸结构,作者称之为支化瓶刷聚合物。在这项研究中,他们创造了颗粒,其中99%的链带有氮氧化物,1%携带Cy5.5。

  氮氧化物是含有与氧原子结合的氮原子和未配对电子的反应性分子。氮氧化物抑制Cy5.5的荧光,但当氮氧化物遇到维生素C等分子时,它们可以捕获电子,它们变得无效并且Cy5.5发出荧光。

  氮氧化物通常在生命系统中具有非常短的半衰期,但内布拉斯加大学的化学教授Andrzej Rajca,也是新自然通讯论文的作者,最近发现他们的半衰期可以通过附加两个庞大的结构来延长他们。此外,Nature Communications论文的作者表明,在Johnson的分支瓶刷聚合物结构中加入Rajca的氮氧化物可以使氮氧化物的寿命得到更大的改善。通过这些修改,氮氧化物可以在小鼠血液中循环数小时 - 足够长以获得有用的MRI图像。

  相关故事使用临床前成像检测癌症培训学生使用成像技术:NMR和EPRNovel 3D成像方法揭示了胰腺癌的起源。研究人员发现,他们的成像颗粒在肝脏中积聚,就像纳米颗粒通常那样。小鼠肝脏产生维生素C,因此一旦颗粒到达肝脏,它们就会从维生素C中捕获电子,关闭MRI信号并增强荧光。他们还发现没有MRI信号,但大脑中有少量荧光,这是肝脏中产生的大部分维生素C的目的地。相反,在血液和肾脏中,维生素C的浓度较低,MRI对比度最大。

  

  混合搭配

  研究人员正在努力增强传感器遇到目标分子(如维生素C)时所获得的信号差异。他们还制造了携带荧光剂的纳米粒子以及多达三种不同的药物。这允许它们跟踪纳米颗粒是否被递送到它们的目标位置。

  “这是我们平台的优势 - 我们可以混合搭配并添加几乎任何我们想要的东西,”约翰逊说。

  这些颗粒也可用于评估患者肿瘤中氧自由基的水平,这可以揭示有关肿瘤侵袭性的有价值信息。

  “我们认为我们可以通过这些探针揭示有关肿瘤环境的信息,如果我们可以将它们带到那里,”约翰逊说。 “有一天,你可能能够在患者身上注射这种物质,并获得有关疾病部位和健康组织的实时生化信息,这并不总是直截了当的。”

  资料来源:麻省理工学院