12月12日，Nano Letters 雜志在線發(fā)表了類外泌體納米酶小體催化腫瘤光聲成像的最新研究成果。研究人員首次利用納米酶的酶學催化特性，實現(xiàn)了鼻咽癌移植瘤的光聲成像。
光聲成像結合了純光學成像的高對比度和純超聲成像的高穿透深度優(yōu)點，能夠提供高對比度和高分辨率的組織成像，是目前非常有應用前景的一種成像模式。光聲成像造影劑是決定光聲成像性能的關鍵，它通過改變病灶組織的光學和聲學特性，提高成像對比度和分辨率，成為當前生物影像學領域的研究熱點。目前，光聲成像應用的難點在于設計在腫瘤部位發(fā)生的響應型光聲成像反應體系。
利用腫瘤微環(huán)境的特征是設計腫瘤響應型反應體系的關鍵。腫瘤代謝具有與正常組織不同的特征，例如，腫瘤區(qū)域呈弱酸性，腫瘤細胞會積累大量的H2O2。研究人員針對腫瘤微環(huán)境的特點，設計合成了具有高催化活性的石墨烯量子點納米酶，將底物連氮二銨鹽（ABTS）自組裝到納米酶上。為了使納米酶-底物復合體獲得鼻咽癌靶向性，延長納米酶在體內(nèi)的血液循環(huán)時間，設計了葉酸修飾的紅細胞膜，將納米酶-底物復合體包裹于膜內(nèi)，創(chuàng)制出類外泌體納米酶小體。進入血液循環(huán)的類外泌體納米酶小體在外膜的導向下，最終定位并進入腫瘤部位，并釋放納米酶及其底物。腫瘤部位弱酸性環(huán)境和高濃度的H2O2觸發(fā)納米酶活性，高效催化其底物ABTS轉(zhuǎn)化成氧化型ABTS。后者具有很強的近紅外光吸收能力，吸收光能后釋放熱能導致腫瘤組織局部溫度升高，從而導致熱膨脹而發(fā)出壓力波，產(chǎn)生光聲信號。通過探測光聲信號能重建出組織中的光吸收分布圖像，實現(xiàn)腫瘤的光聲成像診斷。該研究為腫瘤部位響應型光聲成像設計提供了一個實例，為鼻咽癌的診斷提供了一種新思路和新技術。
該研究由中國科學院生物物理研究所閻錫蘊課題組與深圳市第二人民醫(yī)院聶國輝課題組合作完成。其中，生物物理所副研究員范克龍、研究員閻錫蘊，深圳市第二人民醫(yī)院教授聶國輝為該論文的共同通訊作者，生物物理所與深圳市第二人民醫(yī)院聯(lián)合培養(yǎng)的博士后丁輝為論文第一作者。該研究獲得深圳市三名工程項目、中科院先導專項、國家科技重大專項、國家自然科學基金、青年人才托舉工程等的資助。
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