本文利用谷胱甘肽修飾的超小稀土納米顆粒進(jìn)行活體內(nèi)原位響應(yīng)活性氧物種聚集,實(shí)現(xiàn)了炎癥部位快速穩(wěn)定的近紅外二區(qū)成像。
納米探針作為成像造影劑,可通過(guò)病灶部位的增強(qiáng)滲透與滯留效應(yīng)(EPR效應(yīng))沉積在腫瘤、炎癥等部位。為了提高在病灶部位的富集,納米探針在體內(nèi)響應(yīng)病灶微環(huán)境的選擇性聚集被廣泛應(yīng)用于活體成像領(lǐng)域。然而,大部分具有微環(huán)境響應(yīng)性聚集能力的納米顆粒需要復(fù)雜的表面官能化修飾。此外,如果納米顆粒的水合粒徑較大(大于5.5 nm),在生物體內(nèi)會(huì)被肝臟捕獲,造成過(guò)高的背景信號(hào)和不可逆的長(zhǎng)期生物毒性。相反,超小尺寸的納米顆??梢酝ㄟ^(guò)腎臟快速清除出體外,因此,具有環(huán)境特異響應(yīng)性的超小納米顆粒的合成及應(yīng)用是亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。
針對(duì)目前存在的問(wèn)題,團(tuán)隊(duì)合成了超小粒徑的近紅外二區(qū)稀土發(fā)光納米顆粒(5.3 nm),并利用生物內(nèi)源性小分子谷胱甘肽對(duì)其進(jìn)行表面修飾。這類超小納米探針可以在活體內(nèi)炎癥部位響應(yīng)過(guò)量的活性氧物種,快速發(fā)生原位聚集,從而使探針獲得較高的富集量及穩(wěn)定的近紅外二區(qū)成像信號(hào)(尾靜脈注射后10分鐘炎癥部位可以觀察到明顯信號(hào)增強(qiáng),信號(hào)穩(wěn)定長(zhǎng)達(dá)8小時(shí))。該體內(nèi)原位響應(yīng)微環(huán)境聚集體系可被廣泛推廣至其他成像探針的設(shè)計(jì)及應(yīng)用領(lǐng)域。

圖1. (a)谷胱甘肽修飾的超小稀土納米顆粒在炎癥部位響應(yīng)活性氧物種原位聚集的示意圖。
(b)對(duì)比活性氧惰性相應(yīng)的表面修飾基團(tuán),谷胱甘肽修飾的超小探針可以對(duì)表皮急性炎癥進(jìn)行快速穩(wěn)定的成像檢測(cè)。
(c)實(shí)驗(yàn)組納米顆粒在炎癥成像過(guò)程中信噪比明顯高于對(duì)照組。
(d)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組納米探針在靜脈注射后十天內(nèi)的代謝情況。
參考文獻(xiàn):
Mengyao Zhao+, Rui Wang+, Benhao Li, Yong Fan, Yifan Wu, Xinyan Zhu and Fan Zhang*. Precise in vivo Inflammation Imaging Using in‐situ Responsive Cross‐linking of Glutathione Modified Ultra‐Small NIR‐II Lanthanide Nanoparticles. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58(7), 2050-2054.