乏氧是實(shí)體瘤中普遍存在的現(xiàn)象，它對(duì)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和治療耐受有廣泛的影響，也常被用作治療預(yù)后的重要指標(biāo)。因此，如何對(duì)腫瘤病人的乏氧區(qū)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和評(píng)估，將對(duì)治療方式和療效產(chǎn)生重大影響。然而，乏氧區(qū)遠(yuǎn)離血管，傳統(tǒng)造影劑難以在此區(qū)域進(jìn)行有效富集和長(zhǎng)期滯留，對(duì)其成像造成了極大障礙。針對(duì)這一現(xiàn)象，國(guó)家納米科學(xué)中心陳春英研究員課題組利用自組裝策略，設(shè)計(jì)了硝基咪唑類乏氧觸發(fā)器（Pimo），并將其修飾在超小氧化鐵納米顆粒 (UIO) 表面構(gòu)建新型乏氧探針UIO-Pimo。該探針利用UIO的超小尺寸幫助其滲透至腫瘤乏氧區(qū)，Pimo在低氧、電子供體和硝基還原酶共同存在的條件下被生物還原，觸發(fā)UIO-Pimo生成大尺寸組裝體，提升T2成像信號(hào)；與此同時(shí)，其所載帶的疏水環(huán)境誘導(dǎo)熒光信號(hào)分子（NBD）的熒光也得到特異性增強(qiáng)，極大提升該探針?biāo)诜ρ鯀^(qū)的檢測(cè)靈敏度。據(jù)此，本工作還建立了MRI差值法，獲得乏氧腫瘤在活體中的三維分布，為該方法的臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本研究所設(shè)計(jì)的乏氧微環(huán)境誘導(dǎo)自組裝策略，通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了納米材料的特異性尺寸變化，精確調(diào)控納米材料的組裝過(guò)程，提高納米材料在乏氧腫瘤的濃度和滯留時(shí)間，為克服納米材料滲透能力有限帶來(lái)的治療局限性提供新的解決方法。
Chunying Chen’s group describes a well-designed and well-executed synthesis of a hypoxic sensitive ligand. These ligands combined with ultrasmall iron oxide nanoparticles to self-assembled via the thiol groups and the imidazole group in hypoxia conditions ─ low oxygen levels, and the presence of NADPH and nitroreductase. The self-assembly resulted in enhancements in the fluorescence and MRI signals both in vitro and in vivo.
國(guó)家納米科學(xué)中心
National Center for Nanoscience and Technology of China
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National Center for Nanoscience and Technology of China
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Hypoxia-Triggered Self-Assembly of Ultrasmall Iron Oxide Nanoparticles to Amplify the Imaging Signal of a Tumor
2021,?Vol.?143,?No.?4,?1846-1853
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10245
