廈門大學Angew. Chem. Int. Ed.評述：腎臟中的納米影像探針清除

【引言】

基于無機納米粒子（NP）的成像造影劑具有形狀、尺寸和表面理化性能可控等性質，在基礎研究和臨床轉化中都具有巨大的潛力。然而，在單核吞噬細胞系統（MPS）/網狀內皮系統（RES）中，非特異性器官納米探針的富集可能引起的急性/慢性毒性；完成無機納米粒子消除的時間難以監控，這些都對臨床實踐應用構成困難。相比NP的不確定性，較小尺寸（<6nm）的NPs可避免在MPS中積聚過多，是腎排泄是優良選擇。

【成果簡介】

近日，廈門大學分子影像暨轉化醫學研究中心王俊卿博士和劉剛教授（通訊作者）評述了合理設計腎臟中的可清除無機納米探針的納米尺度或納米結構探針的生物學效應的納米特性及調控機制，清晰地闡述了CT增強劑金納米探針的分子結構、納米尺度的微結構、表面構型及親疏水性等理化因素對腎清除相關性及其規律，展示了納米分子影像探針生物安全性的客觀評價新方法。該評述對美國德州大學達拉斯分校鄭杰教授課題組系列研究所揭示的超小型金納米顆粒（AuNPs）的腎清除不僅取決于Choi標準，還受腎小球屏障的微生理結構和腎單位中病理生理學變化的影響進行了總結和展望，以“Imaging Nano–Bio Interactions in the Kidney: Toward a Better Understanding of Nanoparticle Clearance”為題于2018年2月16日發表在期刊Angewandte Chemie-International Edition上。

【圖文導讀】

圖1.泌尿系統中具有不同尺寸和轉運電荷的小納米顆粒（NP）

A）泌尿系統圖和左腎的冠狀位圖（LK）。 展開圖（右）表示腎單位，包括腎小球和腎小管；

B）腎小球毛細血管壁的三個分層成分，以及小納米顆粒到達毛細血管內皮后的反應；

C）靜脈注射Au10-11，Au15，Au18和Au25，0-2小時和2-24小時后的腎清除率；

D）靜脈注射GS-AuNPs24小時后，金原子數與腎清除率之間的關系。 當NPs <1nm時，腎清除率顯著下降。

縮寫：HD =流體動力學直徑，NET. C =凈表面電荷，p.i. =靜脈注射后

圖2.實驗相關的X射線圖分析與TXDCs

A）健康狀態下的泌尿系統圖；

B）CD-1小鼠在靜脈注射1 g kg-1 GS-AuNPs前、靜脈注射后2分鐘、5分鐘和30分鐘的的平面X射線圖。“P”表示骨盆; “C＆M”表示皮質和髓質; “B”表示膀胱; “U”表示輸尿管。注射30分鐘后，腎皮質的X射線信號降至背景水平；

C）通過完全結扎左輸尿管建立的單側輸尿管梗阻（UUO）小鼠模型的圖；

D）（1天UUO小鼠）在靜脈注射GS-AuNPs 1小時后腎臟兩側放大的區域。白色箭頭表示在UUO腎的骨盆和髓質的邊界處有GS-AuNPs沉積，白色虛線勾勒出對側腎臟；

E）1小時X射線成像后兩個腎切片的組織學染色。虛線圓圈表示髓質區域，箭頭表示沉積在擴張小管中的GS-AuNPs的量很大；

F）X射線時間-密度曲線（TXDCs）表示在靜脈注射后30分鐘內，健康腎臟的不同組分中GS-AuNPs的清除動力學；

G）TXDCs分別為UUO小鼠右腎的骨盆、皮質和髓質以及阻塞的UUO左腎中的皮質和髓質。

【小結】

超小型金納米探針的腎臟清除不僅取決于Choi標準，還受到腎小球屏障的微生理結構和腎單位的病理生理學變化的影響。該亮點評述使人們能夠更好地理解典型納米分子影像探針如CT增強劑金納米探針和磁共振對比劑SPIO與生物體相互作用的規律及其影響因素，以便合理設計腎臟可清除的無機納米粒子，為未來納米醫學的發展提供研究基礎和條件。

文獻鏈接：Imaging Nano–Bio Interactions in the Kidney: Toward a Better Understanding of Nanoparticle Clearance （Angewandte Chemie-International Edition，2018，DOI：10.1002/anie.201711705）

鄭杰教授相關文獻導讀：

B. Du, X. Jiang, A. Das, Q. Zhou, M. Yu, R. Jin, J. Zheng, Nat. Nanotechnol. 2017, 12, 1096—1102

J. Xu, M. Yu, P. Carter, E. Hernandez, A. Dang, P. Kapur, J.T. Hsieh, J. Zheng, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 13356--13360

M. Yu, J. Zhou, B. Du, X. Ning, C. Authement, L. Gandee, P. Kapur, J.T. Hsieh, J. Zheng, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 2787--2791

M. Yu, J. Liu, X. Ning, J. Zheng, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 15434—15438

感謝廈門大學分子影像暨轉化醫學研究中心劉剛教授對本文的斧正！

本文由材料人編輯部生物材料組Meadow供稿，材料牛整理編輯。

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