Fejlett anyagok: Új technológia a sérülékeny érelmeszesedéses plakkok ellenőrzésére

A szív- és érrendszeri betegségek (CVD) az emberi egészség egyik legsúlyosabb veszélye. Különösen hazámban a szív- és érrendszeri betegségek okozta morbiditás és halálozás továbbra is növekszik. Az érelmeszesedés (AS) a szív- és érrendszeri betegségek fő kóros oka. A gyulladásos reakció az AS minden szakaszában végigvonul, az artériás zsírcsíkok keletkezésétől az AS kialakulásáig, sőt a plakkok repedéséig is. Makrofágok ugyanakkor kulcsszerepet játszik az oxidált kis sűrűségű lipoproteinek (oxLDL) habsejtekké történő felszívódásának folyamatában. Ugyanakkor nagyszámú gyulladásos tényezőt szabadít fel és instabil AS-plakkokat termel. Klinikai vizsgálatok azt találták, hogy az AS-plakkokban gazdag habsejtek könnyen felrepedhetnek és trombusokat képeznek, ami végzetes szövődményekhez, például miokardiális infarktushoz és stroke-hoz vezet. Ezért a habsejtek hatékony azonosítása és a sebezhető AS-plakkok megkülönböztetése nagy jelentőséggel bír a klinikai kardiovaszkuláris betegségek megelőzésében és kezelésében.

Ennek alapján Zheng Lemin professzor a Pekingi Egyetem Egészségtudományi Centrum Kardiovaszkuláris Tudomány Intézetéből és a Molekuláris Kardiovaszkuláris Tudomány Kulcs Laboratóriumából arra késztette a csapatot, hogy a Ti3C2 / ICG nanokompozitokat PA nanopróbaként használják egy nem invazív PA képalkotó platform kifejlesztésére. sikeresen megvalósított sebezhető AS plakkok közvetlen intravitális képalkotása. A kutatási eredmények címe:&"Non-InvASive Nanoprobe for Vivo Photoacoustic Imaging of Vulnerable Atherosclerotic Plakk GG"; és online közzétették a&idézetben; Advanced Materials" magazin.

A Ti3C2 nanolapok és az ICG egyaránt kiváló PA képalkotó teljesítményt nyújt. Ezenkívül a Ti3C2 nanolemezek nagy fajlagos felülettel rendelkeznek, és különféle ICG molekulákkal megrakott nanohordozóként használhatók, így a Ti3C2 / ICG nanoszondák jelentősen javíthatják a PA teljesítményét. A sebezhető plakkok szelektív felismerésének elvégzése érdekében az emberi szem az AS plakkok habsejtjeiben a túl expresszált osteopontint (OPN) választotta célpontnak. Az anti-OPN antitest (OPN Ab) módosítása révén a képződött OPN Ab / Ti3C2 / ICG nanoszonda specifikusan felismeri a habsejteket és a sebezhető plakkszövetet. Intravénás injekció után AS modell egerekben az OPN-Ab / Ti3C2 / ICG nanoszonda különösen fokozott PA képalkotást mutatott a törékeny plakkban gazdag aortaíven.

A kutatók azt is megállapították, hogy a semmilyen kezelésen átesett makrofágok és habsejtek nem mutatnak vörös fluoreszcenciát. Az OPN-Ab módosításának hiánya miatt, még akkor is, ha a Ti3C2 / ICG nanoszondát inkubáljuk az OPN-t túlzott mértékben expresszáló habsejtekkel, nem-specifikus affinitása nagyon gyenge. Mivel a habsejtek OPN-expressziója szignifikánsan magasabb, mint a makrofágoké, várható, hogy az OPN Ab / Ti3C2 / ICG nanopróbákkal együtt inkubált habsejtek jelentősen megnövelik a vörös fluoreszcenciát, míg az ugyanazzal kezelt makrofágok A fluoreszcens jel viszonylag gyenge.

Az intravaszkuláris ultrahang (IVUS), a röntgenkép, az optikai koherencia tomográfia és a mágneses rezonancia (MR) képalkotás a leggyakrabban alkalmazott módszer az AS klinikai diagnosztizálására. Ezeknek a technikáknak a felhasználásával jól megfigyelhető az AS-plakkok részletes morfológiája, elemezhető a plakkok oldhatósága és mérhető az intima-media vastagsága. Érzékenysége azonban viszonylag alacsony, és nehéz kiszűrni az AS-plakkok kulcsfontosságú összetevőit, ami hatalmas kihívást jelent az AS-sebezhető plakkok azonosítása szempontjából. A fotoakusztikus képalkotás egy újfajta orvosbiológiai diagnosztikai módszer, amely egyesíti az optikai képalkotás nagy érzékenységét és az ultrahangos képalkotás viszonylag nagy behatolási mélységét, nagy térbeli felbontással és jó szövetkontrasztdal. Például belső források felhasználása A hemoglobin (PA) vagy az exogén lipidek (PA) összehasonlítása segíthet megkülönböztetni a bizonyos szövetekben lévő hemoglobint (PA) a normál szövetektől, a nanoanyagoktól és a szerves festékmolekuláktól, tipikus infravörös közeli adszorpcióval. Korábbi vizsgálatokban az AS PA képalkotása főleg az intravaszkuláris PA képalkotásra összpontosult kereskedelmi intravaszkuláris ultrahangos katéterek vagy AS plakkok segítségével. A tiszta in vitro vizsgálatok azonban nem tudják teljes mértékben bizonyítani a PA-képalkotás megvalósíthatóságát egy reálisabb vértartalmú és összetett szöveti környezetben. Az in vivo intravaszkuláris PA képalkotás invazív diagnosztikai módszer, amely megkönnyíti az élő szövetek közvetlen azonosítását. A sérült lepedék sok bizonytalanságot hoz.

A közeli infravörös nanoszondák megjelenése jó megoldást nyújt a fenti hiányosságok leküzdésére. A közeli infravörös nanopróbák általában kiváló optikai abszorpciós együtthatóval rendelkeznek, ami nagymértékben javíthatja a PA képalkotás érzékenységét, még akkor is, ha egyszerre szembesülnek az erős háttérinterferencia kihívásával. A funkcionális aptamerek és nanopróbák kombinációja tovább segíti a molekuláris szintű non-invazív diagnózist. A nem invazív PA képalkotás alkalmazása AS betegségben azonban még mindig gyerekcipőben jár.

Röviden: a kutatócsoport egy nem invazív, in vivo PA képalkotó platformot javasolt az OPN-Ab / Ti3C2 / ICG nanoszondákon alapulva a sebezhető AS plakkok intuitív diagnosztizálására. Ha Ti3C2 nanolapokat használunk nanohordozóként, a PEI bevonattal együtt az OPN-Ab kovalens kötése és az ICG molekulák nagy terhelése jól megvalósul. A szondalapú PA képalkotás jó megoldás az AS plakkok kulcsfontosságú komponenseinek molekuláris szintű szűrésére, és számos lehetőséget kínál a mély szövetek (emberi carotis, carotis carotis és carotis carotis) neminvazív képalkotásának további feltárására is. artéria).