【参赛作品】高性能血池核磁造影剂用于动脉粥样硬化斑块的高效早期诊断

人类重大疾病(如心血管疾病等)的早期诊断是目前临床医学最具有挑战性的问题之一,及时高效的诊断可以实现疾病的早发现、早治疗,显著提高患者的生存率。因此,开发高效的影像诊断造影剂有望为未来人类重大疾病的根治提供技术保障,是当前国际生物医用材料领域的研究热点和前沿。

以心血管疾病为例,包括人体内运送血液的心脏、血管(动脉、静脉、微血管)相关的急性或慢性疾病,一般都与动脉硬化有关,然而,目前的临床医学水平还很难对动脉粥样硬化斑块实现早期诊断。因此,高性能血池造影剂的研制在动脉粥样硬化斑块的高效早期诊断中具有潜在的应用前景。

最近,来自中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林研究员和步文博研究员带领的研究小组与复旦大学附属肿瘤医院、华东医院密切合作,依据该小组报道的稀土钆(Gd)基无机影像探针的磁共振影像增强机理(Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 298-307),利用“表面Gd离子效应”的设计思想,他们成功制备了超小尺寸NaGdF4(2nm)影像探针,用于高效血池核磁造影和动脉粥样硬化斑块的早期诊断。他们的研究成果发表在Advanced. Materials.上(Adv. Mater. 2014, DOI: 10.1002/adma.201305222

不同于以往的研究,该小组研究人员在超小尺寸NaGdF4探针表面修饰DTPA螯合剂,避免了探针中Gd3+泄露所带来的生物毒性。超小的尺寸使得该探针磁共振造影性能大幅提升,其造影性能是临床Gd剂的两倍。该研究小组的实验结果表明,制备的纳米探针在5分钟内对于实验兔血管的成像效果明显强于临床钆剂,所得核磁成像的血管信号更清晰,更能反映微小血管的信息。与正常血管相比,动脉粥样硬化斑块区域血管明显狭窄,核磁横断位成像结果显示,随着注射后时间的延长,注射该探针的实验兔的动脉粥样硬化斑块核磁信号显著增强,3小时后斑块仍清晰可辨,而注射临床钆剂的实验兔的斑块没有明显增强。

此外,由于尺寸超小(2nm),该造影剂可以通过肾脏高效排出体外,有望部分解决“无机探针难降解、活体内滞留潜在的生物毒性”难题。同时该小组系统研究了探针活体内生物相容性、血液指标等,为纳米造影剂的临床转换医学提供了参考。该工作为心血管疾病的早期诊断提供便利,并实现了血池造影和动脉粥样硬化斑块的高效早期诊断,为其及时早期治疗带来新希望。

 

 

 选材出处:Ultrasmall NaGdF4 Nanodots for Efficient MR Angiography and Atherosclerotic Plaque Imaging