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一种基于可变形介孔有机硅纳米粒子的MRI造影剂用于肿瘤的诊断

2023年12月20日 来源:

  磁共振成像(MRI)具有较高的空间分辨率,并可提供生物体清晰的三维解剖结构信息,已经成为肿瘤等疾病常规的临床影像学检查手段。由于病变组织和正常组织的弛豫时间差异通常较小,MRI经常需要造影剂的辅助,据统计约40%的临床MRI扫描是在钆造影剂的辅助下进行。目前常规的临床MRI造影剂如马根维显缺乏组织特异性、肾脏清除率快、弛豫效能有限,因而在肿瘤MRI成像时需要较高的注射剂量,这可能对患者造成潜在伤害。将马根维显负载到纳米载体中可以克服其肿瘤靶向性差、信噪比适中的缺点,但常规纳米载体的短血液循环半衰期限制了造影剂性能的进一步提高。

  中国医学科学院医学实验动物研究所史旭东副研究员和天津理工大学生命健康智能检测研究院王铁研究员团队构建了新型低毒、高生物相容性的柔性可变形介孔有机硅纳米载体(Deformable Mesoporous Organosilica Nanoparticles,D-MON),其具有较低的杨氏模量,类似于红细胞的可变形性,在溶液和血流环境中可轻微扰动变形肿瘤靶向肽RGD和临床造影剂马根维显(Gd-DTPAD-MON进行靶向性和功能化修饰后,得到了可特异性靶向肿瘤的磁共振造影剂,造影剂表现出较高的R1弛豫率和较长的血液循环半衰期。

 

1. 柔性可变形介孔有机硅纳米载体的合成及形貌分析

 

  在对GL-261胶质瘤皮下移植小鼠模型的小动物MRI研究发现,对比采用相同策略构建的常规刚性介孔硅纳米粒子(S-MON)和空心介孔硅纳米粒子(H-MON)造影剂,基于D-MON的造影剂经静脉注射后在肿瘤组织中呈现高度富集(图2),并可实现了更长时间的高对比度成像。同时减少了Gd离子的使用使该磁共振造影剂更加安全和有效。

 

2. 基于可变形介孔有机硅纳米粒子的MRI造影剂在脑胶质瘤小鼠模型中的MRI显像

 

  D-MON显著提高了临床造影剂Gd-DTPA的性能,在临床应用中显示出巨大应用潜力。同时作为介孔硅材料,D-MON具有高比表面积和易于改性的特性,因此不仅可以发挥其在磁共振造影剂方面的优势,还可作为新型药物递送系统用于肿瘤等疾病,从而实现治疗药物的精准靶向递送和治疗。

该研究成果于20235月发表在《Advanced Materials》(IF:29.4)。中国医学科学院医学实验动物研究所史旭东副研究员,北京大学口腔医院王宇光副教授,吉林大学杨文胜教授和天津理工大学王铁研究员为该文章的共同通讯作者。

 

  Xiangyu Chen, Shiyong Teng, Jinming Li, Xuezhi Qiao, Weidong Zhao, Zhengjie Xue, Xudong Shi*, Yuguang Wang*, Wensheng Yang*, Tie Wang*; Gadolinium (III)-Chelated Deformable Mesoporous Organosilica Nanoparticles as Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent, Advanced Materials, 2023, 35: 2211578

https://doi.org/10.1002/adma.202211578