近日，國(guó)家納米科學(xué)中心研究員陳春英課題組在利用乏氧組裝的超小氧化鐵納米顆粒放大腫瘤的熒光和磁共振成像信號(hào)研究中取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Hypoxia-Triggered Self-Assembly of Ultrasmall Iron Oxide Nanoparticles to Amplify the Imaging Signal of a Tumor為題，以Supplementary Cover形式發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（J. Am. Chem. Soc. 2021）上。

　　乏氧在實(shí)體瘤中較普遍，對(duì)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和治療耐受具有重要影響，其可作為治療預(yù)后的一個(gè)單獨(dú)指標(biāo)。因此，預(yù)測(cè)和評(píng)估腫瘤病人的乏氧程度對(duì)治療效果的評(píng)價(jià)和治療方式的選擇具有重要作用。然而，乏氧區(qū)位于腫瘤中遠(yuǎn)離血管的部位，傳統(tǒng)的造影劑不易在此區(qū)域進(jìn)行富集和長(zhǎng)效滯留，對(duì)該區(qū)域的成像造成障礙，該現(xiàn)象對(duì)納米造影材料的滲透性提出了更高的設(shè)計(jì)要求。

　　陳春英課題組及其合作團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于腫瘤乏氧的基礎(chǔ)與轉(zhuǎn)化研究，在增強(qiáng)納米顆粒的腫瘤滲透性、改善腫瘤診療效果等方面取得系列進(jìn)展（Nano Today 2020, 34, 100907；Science Advance 2019, 5, eaax0937；Advanced Materials, 2020, 2006189；Angew Chem, 2020, 59: 14014-14018；Advanced Materials, 2016, 28, 8950)。課題組近期研究獲得的乏氧組裝氧化鐵納米顆粒，展現(xiàn)出良好的腫瘤滲透性以及靶向腫瘤乏氧區(qū)域的能力，繼而有效地放大腫瘤的熒光與磁共振成像信號(hào)，為乏氧腫瘤的評(píng)估提供了新方法。

　　超小氧化鐵納米顆粒（UIO）具有尺寸均一、形貌規(guī)整、安全性高和制備方法成熟等優(yōu)點(diǎn)，是核磁共振T2加權(quán)成像造影劑的首選。該研究將硝基咪唑衍生物（Pimo）作為乏氧觸發(fā)器，修飾在UIO納米顆粒表面，構(gòu)建乏氧探針UIO-Pimo。超小尺寸能夠幫助UIO-Pimo滲透至腫瘤乏氧區(qū)；Pimo在乏氧環(huán)境、電子供體和硝基還原酶的共同作用下進(jìn)行生物還原反應(yīng)，觸發(fā)大尺寸組裝體的形成，提升T2成像信號(hào)，增強(qiáng)其所在腫瘤乏氧區(qū)磁共振造影的檢測(cè)靈敏度。據(jù)此，研究人員建立了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)。UIO-Pimo探針同時(shí)載帶了疏水環(huán)境誘導(dǎo)熒光信號(hào)增強(qiáng)的NBD分子，該組裝體進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)的熒光信號(hào)探測(cè)。本研究的乏氧組裝策略能夠提高納米顆粒在腫瘤部位的濃度和滯留時(shí)間，為克服納米材料滲透能力有限帶來(lái)的治療局限性提供了新的解決方法。

　　國(guó)家納米中心助理研究員周會(huì)鴿、博士研究生郭夢(mèng)雨和特聘研究員李佳陽(yáng)為論文的共同第一作者，陳春英為論文通訊作者。研究工作獲得科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）等項(xiàng)目的支持。

乏氧觸發(fā)超小氧化鐵納米顆粒組裝并放大熒光與核磁成像信號(hào)