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分子影像和多功能造影剂

分子影像学是未来最具发展潜力的十个医学科学前沿领域之一。靶向造影剂(又叫“分子探针”)可以显著提高分子影像的特异性和灵敏度。分子影像若没有靶向造影剂就像射击没有子弹一样,因此靶向造影剂是分子影像技术的核心。

多模态融合影像设备的出现促进了多模态造影剂的发展。诊疗一体化造影剂对治疗效果的监测具有重要意义,使许多疾病有望在分子水平得到治疗, 做到真正的“有的放矢”。因此,多功能造影剂的研发将为影像技术和临床诊断提供更强有力的支撑。

1、超声造影剂的临床前研究

本实验室成功研制了具有我国自主知识产权的超声微泡造影剂,解决了超声造影剂向临床应用转化的关键技术。筛选出了超声造影剂的最优剂型,并确定了规模化制备工艺与质量控制标准。即将完成药代、药理和药效的研究以及生物安全性评价。

 

2、光声造影剂

光声成像是一种新兴的非侵入性成像技术,主要通过测量生物组织吸收脉冲激光后产生的超声波来进行重构成像。引入一些在近红外区域具有强吸收的造影剂可大大提高光声成像的信噪比。

 

聚吡咯和普鲁士蓝纳米粒子具有很好的生物相容性和很高的稳定性,而且制备简单、价格便宜,可进行大批量生产。同时普鲁士蓝是一种FDA批准的解毒剂,已在临床上用于治疗铊和铯等重金属中毒,因此体内生物安全性高。最为重要的是二者在近红外区有很强的吸收和很高的光热转换效率。课题组发现聚吡咯和普鲁士蓝纳米粒子能显著增强光声成像增强效果,最大成像深度达4.3cm,约为光学成像深度的5倍,因此作为光声造影剂具有广阔的应用前景。

3、磁共振/近红外荧光双模态造影剂

磁共振成像采用非侵入性监测方式深入组织,可提供解剖的细节和高质量的软组织的三维图像;但是其灵敏度比放射性或光学方法低得多。相反,荧光成像具有更高的灵敏度和实时成像的能力,但是受其检测深度限制,仅仅应用到表面或近表面。虽然近红外的荧光的组织穿透力较高,由于光本身的性质,其空间分辨率仍然不够理想。为位解决这一问题,课题组成功地将聚乙二醇修饰的磷脂(DSPE-PEG)组装在超顺磁氧化铁纳米粒子(SPIO NPs)上,并将近红外荧光染料ICG沉积到磷脂层中,制备了SPIO@DSPE-PEG/ICG纳米粒子。经过静脉注射后,这种纳米粒子能够通过血液循环选择地富集在肿瘤部位,使荧光信号显著增强,同时使T2加权的磁共振信号显著减弱,使肿瘤组织和正常组织明显地区分开来。

4、荧光/超声双模态造影剂

荧光成像的灵敏度较高,但是组织穿透能力较弱。相反,超声成像的组织穿透力较强,但是灵敏度较低。为解决这一问题,课题组将量子点和微泡复合,制备了荧光/超声双模式造影剂。在超声微泡靶向爆破作用下,可以促使量子点纳米颗粒从微泡上释放出来,进入细胞或组织进行荧光成像。而且,超声联合微泡爆破可以增加肿瘤组织的通透性,从而提高量子点在肿瘤部位的富集。这样,能够弥补单一的超声成像模式灵敏度低且难以进行血管外肿瘤细胞成像的不足。由于制备过程中采用的层层自组装技术简便而通用,故可方便地将量子点替换为药物、基因等不同物质,得到集多种功能于一体的复合诊断/治疗药物,因此,为开发新型多功能造影剂提供了新的思路和技术平台。

 

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