配位聚合物磁性复合纳米粒子用于多模式的肿瘤靶向成像

41多种成像技术结合使用对于影像学科的发展以及临床诊断都具有重要的意义。常用的影像结合技术是磁共振成像(MRI)和光学成像,相比于单一成像效果,这种结合可以同时获得空间上的高分辨率和光学检测的高灵敏度;然而,传统的光学检测会由于光散射而造成成像模糊,并且可见光的穿透能力较差。最近发展的多光谱光声层析成像技术(MOST)引起了广泛的关注,这是一种结合光学和超声技术的成像模式,可在近红外光辐照下使探针分子产生热效应,从而发出超声波信号,并可转换成影像反映出探针所在部位的信息,因此具有较高灵敏度、较好软组织对比度、深度穿透能力和实时成像能力。将MRI和MOST两种技术结合,可以集合MRI的高结构分辨率和MOST的高灵敏性穿透性两方面特点,获得更精确优异的成像效果。因此,开发一种同时响应MR和MOST信号的纳米探针具有重要的使用价值,然而很少有报道关注此类材料的研究。

    复旦大学高分子科学系郭佳副教授课题组和国家纳米科学中心陈春英研究员领导的团队合作,设计合成了一种多级核壳结构的配位聚合物复合纳米粒子,其中以Fe3O4簇形纳米粒子为核,羧基改性的碳层作为中间层,再包覆由Gd3+离子和具有端羧基的吲哚菁绿(ICG)配体组成的配位聚合物外层,并用叶酸改性的PEG进行表面修饰。这种纳米探针可以基于核心的Fe3O4纳米簇产生T2加权的MR负像,通过配位聚合物壳层,提供T1加权的MR正像和MOST的光声信号,因此可基于一种纳米探针来同时获得MR和MOST两种影像效果;并且,通过修饰的叶酸和PEG来提高其特异性以及循环稳定性。通过合成条件的调控,可以简单有效的改变Fe3O4纳米簇的尺寸和配位聚合物的壳层厚度,因此可以得到优化的横向弛豫效能(224.5 ×10-3 M-1s-1)以及较高的ICG配体和Gd3+离子含量(分别为25.1%和5.2%)。此类多功能纳米探针展现了对于正常细胞的低毒性和近红外光荧光成像的性质;在动物实验中,不仅可以在注射部位显现较好的MR以及MOST成像效果,而且在尾静脉注射后,可以观察到探针在肿瘤部位明显富集,在近红外光(750 nm)辐照下,12 h时获得肿瘤处的光声信号最强,24 h后由于探针逐渐被代谢,肿瘤部位光声信号明显削弱。该结果不仅展现了复合探针在多模式成像中的潜在使用价值,而且基于功能分子的配位聚合方法来构筑纳米材料,将是一个简单而多样化的设计思路,可用于进一步发展治疗和诊断同时兼顾的多功能纳米材料。相关论文在线发表在Small