長春應化所chemical science：ROS激活的磁共振成像探針用于早期膿毒癥的診斷

【背景介紹】

膿毒癥是由感染而引發的一類系統性炎癥反應，會導致大量的病人發生休克和死亡。在臨床中，由于缺乏及時而又準確的診斷方法，常常導致了治療最佳時機被耽誤。膿毒癥發病迅速，容易惡化，而臨床中常用的生命跡象評估法和血液標志物檢測法都不能準確的對膿毒癥進行診斷。雖然微生物培養法可以對膿毒癥進行診斷，但是通常需要很久的時間(數天)，并且只有30%-40%的患者會表現為陽性診斷，因此，開發可以快速而又準確識別膿毒癥的診斷方法是十分迫切的。在炎癥反應中，通常會有過量的活性氧物種(ROS)在體內產生。和局部炎癥不同，膿毒癥表現為全身性炎癥反應，會引起系統性的氧化應激，在全身的臟器和組織中都會產生過量的ROS，因此，通過系統性ROS含量的評估，可以對膿毒癥的診斷與研究，以及病情的評估提供新的方法和策略。以往的ROS探針主要是基于熒光/化學發光成像和光聲成像技術，由于光固有的較差的穿透力，不適用于深層組織的ROS成像。而在膿毒癥過程中，ROS通常在深層組織和器官中過量產生，因此使用核磁共振成像技術(MRI)對ROS進行成像，將會更好地對系統性的ROS水平進行評估，從而有助于對膿毒癥的研究和診斷。

【成果簡介】

近日，中科院長春應用化學研究所任勁松研究員、曲曉剛研究員和北京化工大學軟物質科學與工程高精尖創新中心劉楨教授報道了一種由鐵磁納米粒子、透明質酸和Gd-DTPA三種臨床批準的成分所組成的ROS響應的磁共振成像探針，用于活體中ROS的高靈敏成像和膿毒癥的診斷。順磁性造影劑會大大地減少周圍水分子中氫核的縱向弛豫時間(T1)，從而增強周圍水的T1信號。然而，在順磁性造影劑靠近超順磁性磁珠的時候(數納米)，造影劑對水的T1信號的增強效果會被淬滅掉，這個效應被稱作MRET效應。該探針基于MRET原理，使用臨床批準的造影劑Gd-DTPA，連接透明質酸修飾的鐵磁納米粒子。在正常條件下，由于Gd-DTPA和鐵磁納米粒子距離很近，因此不會對周圍水的T1信號有所影響。在ROS存在下，由于透明質酸對ROS十分靈敏，會被ROS降解，導致Gd-DTPA從鐵磁納米粒子表面的脫離，使得T1信號大大增強。該探針對膿毒癥相關的ROS都極為靈敏，被進一步用于活體層面上的膿毒癥檢測和疾病狀況的評估。

【圖文導讀】

圖1：探針的合成與ROS響應機理。

圖2：探針可有效對膿毒癥相關的ROS進行T1 MRI成像。

圖3：探針可有效通過系統性ROS含量的評估從而對膿毒癥進行診斷。

圖4：探針可對膿毒癥的嚴重程度進行評估。

【總結】

通過使用ROS響應的磁共振成像探針，深層組織的ROS含量可以被有效評估，有助于膿毒癥的診斷和風險評估。這一策略會對活體ROS成像，膿毒癥的診斷以及相關疾病的研究提供新的方法和策略。該成果以Ultrasensitive magnetic resonance imaging of systemic reactive oxygen species in vivo for early diagnosis of sepsis using activatable nanoprobes?發表在chemical science上，文章第一作者為中科院長春應用化學研究所的博士研究生王歡，通訊作者為中科院長春應用化學研究所的任勁松研究員，曲曉剛研究員和北京化工大學軟物質科學與工程高精尖創新中心的劉楨教授。

文獻鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/sc/c8sc04961k#!divAbstract

本文由中科院長春應用化學研究所課題組供稿，材料人編輯部編輯

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