麻省理工学院(MIT)的科学家们开发了一种新型纳米粒子，可以同时实现活体动物的核磁共振成像和荧光成像，帮助科学家追踪体内产生的特定分子，监测肿瘤的环境，或确定药物是否成功达到了目标。天富注册

 

在11月18日出版的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表的一篇论文中，研究人员演示了这些新粒子的使用，它们携带不同的荧光传感器和核磁共振成像(MRI)，用于追踪小鼠体内的维生素C。在维生素C浓度较高的地方，颗粒表现出强烈的荧光信号，磁共振成像对比度较低。如果维生素C含量不高，磁共振成像信号较强，但荧光很弱。

 

这项研究的资深作者、麻省理工学院的化学助理教授耶利米·约翰逊说，这种粒子的未来版本可以被设计用来检测经常与疾病相关的活性氧物种。它们还可以被改造成一次检测不止一个分子。

 

Johnson说:“如果你有了能感知特定生物分子的成像探针，你就能更多地了解疾病是如何发展的。”天富注册

 

双重作用

 

Johnson和他的同事们设计了这些粒子，这样它们就可以由聚合物链组成的构件组装起来，这些聚合物链携带一种叫做氮氧化物的有机核磁共振造粒剂或一种叫做Cy5.5的荧光分子。

 

当以期望的比例混合在一起时，这些构件结合在一起，形成一种特定的纳米结构，作者称之为分支瓶刷聚合物。在这项研究中，他们制造了一种粒子，其中99%的链携带氮氧化物，1%携带Cy5.5。

 

氮氧化物是一种活性分子，含有一个氮原子和一个未配对电子的氧原子结合在一起。氮氧化物会抑制Cy5.5的荧光，但当氮氧化物遇到维生素C这样的分子时，它们就会抓住电子，变得不活跃，并发出Cy5.5荧光。

 

在生命系统中，氮氧化物的半衰期通常很短，但内布拉斯加州大学化学教授Andrzej Rajca最近发现，它们的半衰期可以通过附加两个庞大的结构来延长。此外，《自然通讯》杂志那篇论文的作者还指出，将Rajca公司的氮氧化物加入强生公司的分支瓶刷子聚合物体系结构中，可以使氮氧化物的使用寿命得到更大的改善。经过这些修改后，氮氧化物可以在老鼠血液中循环数小时，足够获得有用的核磁共振成像。

 

研究人员发现，他们的成像粒子像通常的纳米粒子一样聚集在肝脏中。老鼠的肝脏产生维生素C，所以一旦粒子到达肝脏，它们就会从维生素C中夺取电子，关闭核磁共振信号，增强荧光。他们也没有发现核磁共振信号，只是在大脑中发现了少量的荧光，这是肝脏中产生的大部分维生素C的目的地。相反，在血液和肾脏中，维生素C的浓度较低，MRI造影剂最大。

 

混合和匹配

 

研究人员现在正在努力增强传感器遇到目标分子(如维生素c)时所获得的信号差异。他们还制造了携带荧光剂和多达三种不同药物的纳米颗粒。这使得他们能够跟踪纳米颗粒是否被送到了他们的目标位置。

 

“这就是我们平台的优势——我们可以混合、匹配和添加几乎任何我们想要的东西，”约翰逊说。

 

这些粒子还可以用来评估患者肿瘤中的氧自由基水平，从而揭示有关肿瘤侵袭程度的有价值信息。

 

约翰逊说:“我们认为，如果我们能把这些探针弄到那里，我们也许能够揭示肿瘤环境的信息。”“有一天，你可能会把它注射到病人身上，获得有关疾病部位和健康组织的实时生化信息，这并不总是那么简单。”

 

昆士兰科技大学纳米技术和分子科学教授Steven Bottle说，这项研究最令人印象深刻的部分是将两种强大的成像技术结合到一种纳米材料中。

 

没有参与这项研究的Bottle说:“我相信这将提供一种非常强大的、与代谢相关的、多组合成像方式，这将提供一种非常有用的诊断工具，具有跟踪体内疾病进展的真正潜力。”

 

这项研究由美国国立卫生研究院、国防部、国家科学基金会和综合癌症研究科赫研究所资助。