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  實(shí)時(shí)成像技術(shù)可以在任何時(shí)候?qū)ν粋�(gè)樣本進(jìn)行縱向觀察，實(shí)現(xiàn)對(duì)植入材料的無創(chuàng)跟蹤，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。先進(jìn)的成像技術(shù)，如熒光（FL）成像、超聲（US）成像、光聲（PA）成像和X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT），均可以獲取植入材料的相關(guān)信息。但是每種成像技術(shù)都有其局限性，人們無法使用單一成像技術(shù)獲取植入材料的多個(gè)降解參數(shù)。因此多模式生物成像是未來生物降解材料“可視化”的發(fā)展趨勢(shì)。由于不同的生物成像模式通常依賴于不同的功能部分或材料成分，開發(fā)多模式成像系統(tǒng)最常見的方法是混合或封裝不同的單功能成分到一個(gè)平臺(tái)。然而，這些方法很容易受到材料相分離、成像部分結(jié)構(gòu)不匹配、信號(hào)猝滅和干擾等阻礙。因此，在單個(gè)生物材料中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多模式生物成像的同步是非常具有挑戰(zhàn)性的。尤其是，使用的成像模式越多，實(shí)現(xiàn)同步就越困難。

  鑒于此，復(fù)旦大學(xué)朱亮亮、丁建東等合作展示了一種長(zhǎng)期多模式生物成像（CT、FL、PA和US成像），并且可以同步體內(nèi)體外多種生物降解參數(shù)的通用共組裝策略。該策略以聚乳酸（PDLLA）作為基本基質(zhì)，將成像基團(tuán)以共價(jià)鍵的形式接枝到PDLLA鏈的末端，兩條改性的PDLLA鏈以成像基團(tuán)共組裝，然后通過壓縮成型后植入SD大鼠背部。該共組裝策略的巧妙之處，一方面通過非共價(jià)鍵控制了材料的降解的速率，降低因快速降解導(dǎo)致無菌性炎癥的發(fā)生概率；另一方面，通過共組裝將成像基團(tuán)“鎖在”植入物的本體中，有效地避免了隨著植入物的降解產(chǎn)生成像基團(tuán)大量損失而導(dǎo)致成像信號(hào)猝滅。相關(guān)研究成果以題為“Imaging moiety-directed co-assembly for biodegradation control with synchronous four-modal biotracking”發(fā)表在最新一期《Biomaterials》上。博士生劉青松為第一作者。 

【文章要點(diǎn)】

一、多模式成像

  作者首先通過¹H NMR核磁譜確定了成像基團(tuán)通過酯化反應(yīng)接枝到PDLLA鏈末端，并使用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和變溫核磁確定了非共價(jià)鍵共組裝的存在。由于熒光分子存在聚集誘導(dǎo)熒光猝滅（ACQ），作者通過體外成像實(shí)驗(yàn)，選擇了熒光強(qiáng)度最強(qiáng)的比例作為植入材料，這樣既保證了固態(tài)材料的FL成像效果，也避免了在植入材料降解過程中因熒光分子濃度帶來的信號(hào)干擾。作者通過體外加速降解證明了成像基團(tuán)共組裝控制材料降解速率（質(zhì)量、分子量和降解液的pH）。

二、體內(nèi)體外多種參數(shù)關(guān)聯(lián)

  為了獲得該材料生物降解過程的進(jìn)一步信息，作者對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行了處理（即質(zhì)量除以分子量，然后除以體積），得到了材料的固態(tài)摩爾濃度的變化趨勢(shì)。在整個(gè)降解過程中，材料的固體摩爾濃度變化較小。該結(jié)果表明，材料可以通過生物可降解中聚合物鏈的斷裂來補(bǔ)償質(zhì)量損失和吸水體積膨脹。這一結(jié)果同樣表明這種共組裝策略在維持材料的緩慢降解過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

  原文鏈接：

  Qingsong Liu, Ye Fu, Bin Wu, Jingyu Tang, Yaoben Wang, Yanping Wu, Man Zhang, Shen Shen, Yang Shen, Caiyun Gao, Jiandong Ding*, Liangliang Zhu*, Imaging moiety-directed co-assembly for biodegradation control with synchronous four-modal biotracking, Biomaterials 2022, 287, 121665.

  https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2022.121665