作為常用的臨床成像技術(shù),計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)成像具有優(yōu)異的空間和密度分辨率,而磁共振(MR)成像能提供高靈敏度和卓越的軟組織對(duì)比度。然而,因?yàn)閱我荒B(tài)成像具有內(nèi)在的優(yōu)點(diǎn)和不足,仍然難以獲取全面準(zhǔn)確的腫瘤診斷信息。為解決這一問題,CT/MR雙模態(tài)成像技術(shù)引起人們的重視。然而,基于小分子的常規(guī)造影劑缺乏腫瘤特異性,代謝快,高濃度時(shí)產(chǎn)生腎毒性。因此,開發(fā)具有特異性腫瘤靶向能力的CT/MR雙模態(tài)成像納米探針至關(guān)重要。
由于納米級(jí)的顆;蛘咚幬锲毡樵趯(shí)體瘤組織具備高滲透長(zhǎng)滯留的EPR效應(yīng),因此構(gòu)建合適的納米探針材料通過放大其EPR效應(yīng),可大大提高其成像診斷靈敏度和準(zhǔn)確度。聚酰胺-胺(PAMAM)樹狀大分子是一類高度支化的、三維立體結(jié)構(gòu)的單分散大分子。由于其具有良好水溶性、非免疫原性和易官能化等優(yōu)點(diǎn),沈明武研究員/史向陽教授課題組在前期研究中,利用第5代(G5)或第2代(G2)PAMAM樹狀大分子負(fù)載雙模態(tài)造影劑,用于腫瘤的CT/MR或SPECT/CT成像(ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 15212?15221;ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 19883?19891)。然而基于單個(gè)樹狀大分子的納米探針材料尺寸相對(duì)較小,使得其EPR效應(yīng)受到限制。該團(tuán)隊(duì)最近的研究證實(shí)幾何尺寸大于單代樹狀大分子的核殼結(jié)構(gòu)樹狀大分子顯示出比單個(gè)樹狀大分子納米顆粒更高的腫瘤穿透能力和放大的腫瘤EPR效應(yīng)(Biomacromolecules 2021, 22, 2181?2188)。
納米水凝膠作為一種由高分子鏈通過物理或化學(xué)交聯(lián)形成的高度親水的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),同時(shí)展現(xiàn)出了納米顆粒及水凝膠所具有的特性:(1)高流動(dòng)性和柔韌性,能夠更好地穿過血管上皮細(xì)胞間間隙,進(jìn)入腫瘤區(qū)域,從而被腫瘤細(xì)胞吞噬;(2)高親水性,在體內(nèi)可以保持相對(duì)較長(zhǎng)的循環(huán)時(shí)間;(3)通過設(shè)計(jì)環(huán)境響應(yīng)性的交聯(lián)劑或高分子鏈,可實(shí)現(xiàn)納米體系在體內(nèi)特定區(qū)域的響應(yīng)性釋放,減少藥物副作用。此外,已證明具有兩性離子表面修飾的納米粒子顯示出優(yōu)異的抗污性能,延長(zhǎng)的血液循環(huán)時(shí)間,從而使納米藥物更容易被腫瘤細(xì)胞吞噬。基于前期的研究成果,該團(tuán)隊(duì)考慮結(jié)合樹狀大分子與納米凝膠的優(yōu)點(diǎn)及納米凝膠的放大的EPR效應(yīng),合成了功能化樹狀大分子納米凝膠用于增強(qiáng)腫瘤CT/MR雙模態(tài)成像。
圖1. 樹狀大分子納米凝膠(A)和R-G@ADP(B)的合成示意圖。
以上研究以“Multifunctional Low-Generation Dendrimer Nanogels as an Emerging Probe for a Tumor-Specific CT/MR Dual-Modal Imaging”為題,發(fā)表在美國(guó)化學(xué)會(huì)期刊Biomacromolecules (DOI: 10.1021/acs.biomac.2c01403)上。東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院碩士研究生徐旭為第一作者,東華大學(xué)史向陽教授、沈明武研究員為共同通訊作者。該工作得得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、上海市科委等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接:https://doi.org/10.1021/acs.biomac.2c01403
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