Napredni materijali: Nova tehnologija za pregled ranjivih aterosklerotskih plakova

Kardiovaskularne bolesti (KVB) jedna su od najozbiljnijih prijetnji ljudskom zdravlju. Pogotovo u mojoj zemlji, morbiditet i smrtnost uzrokovani kardiovaskularnim bolestima još uvijek rastu. Ateroskleroza (AS) je glavni patološki uzrok kardiovaskularnih bolesti. Upalni odgovor prolazi kroz sve faze AS, od stvaranja tragova arterijske masti do stvaranja AS, pa čak i puknuća plakova. U isto vrijeme makrofagi igraju ključnu ulogu u procesu apsorpcije oksidiranog lipoproteina male gustine (oxLDL) u ćelije pjene. Istovremeno, oslobađa veliki broj upalnih faktora i stvara nestabilne AS plakove. Klinička ispitivanja otkrila su da ćelije pjene bogate AS pločicama lako pucaju i stvaraju trombe, što dovodi do fatalnih komplikacija poput infarkta miokarda i moždanog udara. Stoga je efikasno prepoznavanje ćelija pjene i razlikovanje ranjivih AS ploča od velikog značaja za prevenciju i liječenje kliničkih kardiovaskularnih bolesti.

Na osnovu toga, profesor Zheng Lemin sa Instituta za kardiovaskularne nauke Medicinskog naučnog centra Univerziteta u Pekingu i Ključne laboratorije za molekularnu kardiovaskularnu nauku naveli su tim da koristi Ti3C2 / ICG nanokompozite kao PA nanosonde za razvoj neinvazivne platforme za slikanje PA-a. uspješno realizirano Direktno intravitalno snimanje ranjivih AS plakova. Rezultati istraživanja su nazvani&"Neinvazivna nanosonda za in vivo fotoakustičko snimanje ranjivih aterosklerotičnih plakova GG"; i objavljeno na mreži u&"Napredni materijali GG"; časopis.

I nano listovi Ti3C2 i ICG imaju izvrsne performanse PA slike. Štaviše, Ti3C2 nano listovi imaju veliku specifičnu površinu i mogu se koristiti kao nanonosači prepuni raznih molekula ICG, tako da Ti3C2 / ICG nanosonde mogu značajno poboljšati performanse PA. Kako bi izvršilo visoko selektivno prepoznavanje ranjivih plakova, ljudsko je oko izabralo prekomjerno izraženi osteopontin (OPN) u pjenastim ćelijama AS plakova kao cilj. Kroz modifikaciju anti-OPN antitijela (OPN Ab), formirana OPN Ab / Ti3C2 / ICG nanosonda može specifično prepoznati stanice pjene i ranjivo tkivo plaka. Nakon intravenske injekcije miševima AS modela, nanosonda OPN-Ab / Ti3C2 / ICG pokazala je posebno pojačan PA prikaz na krhkom aortnom luku bogatom plakom.

Istraživači su takođe otkrili da makrofagi i ćelije pjene koji nisu podvrgnuti nikakvom tretmanu ne pokazuju crvenu fluorescenciju. Zbog nedostatka modifikacije OPN-Ab, čak i ako se Ti3C2 / ICG nanosonda inkubira sa pjenastim ćelijama koje prekomjerno izražavaju OPN, njegov nespecifični afinitet je vrlo slab. Budući da je OPN ekspresija pjenastih ćelija znatno veća od one kod makrofaga, očekuje se da će pjenaste ćelije koinkubirane sa nanosondama OPN Ab / Ti3C2 / ICG imati značajno pojačanu crvenu fluorescenciju, dok će makrofagi tretirani istim fluorescentnim signalom relativno slab.

Intravaskularni ultrazvuk (IVUS), rendgensko snimanje, optička koherentna tomografija i snimanje magnetnom rezonancom (MR) najčešće su korištene metode za kliničku dijagnozu AS. Korištenjem ovih tehnika može se dobro promatrati detaljna morfologija AS plakova, analizirati topljivost plakova i izmjeriti debljinu intime medija. Međutim, njegova osjetljivost je relativno niska i teško je pregledati ključne komponente AS pločica, što predstavlja veliki izazov za identifikaciju AS osjetljivih plakova. Fotoakustično snimanje nova je vrsta biomedicinske dijagnostičke metode koja kombinira visoku osjetljivost optičkog snimanja i relativno visoku dubinu prodiranja ultrazvučnog snimanja, s velikom prostornom rezolucijom i dobrim kontrastom tkiva. Na primjer, pomoću internih izvora Usporedba hemoglobina (PA) ili egzogenih lipida (PA) može pomoći u razlikovanju hemoglobina (PA) u određenim tkivima od normalnih tkiva, nanomaterijala i molekula organskih boja s tipičnom infracrvenom adsorpcijom. U prethodnim studijama, PA slikanje AS-a uglavnom je bilo usredotočeno na intravaskularno PA-snimanje uz pomoć komercijalnih intravaskularnih ultrazvučnih katetera ili AS plakova. Međutim, čiste in vitro studije ne mogu u potpunosti dokazati izvedivost PA snimanja u realnijem okruženju koje sadrži krv i složeno tkivo. In vivo intravaskularno snimanje PA invazivna je dijagnostička metoda koja olakšava direktnu identifikaciju živih tkiva. Oštećena plaka donosi puno neizvjesnosti.

Pojava bliskih infracrvenih nanosondi pruža dobro rješenje za prevladavanje gore navedenih nedostataka. Blizu infracrvene nanosonde obično imaju izvrsne koeficijente optičke apsorpcije, što može u velikoj mjeri poboljšati osjetljivost PA slike, čak i kad se istovremeno suočavaju sa izazovom jakih pozadinskih smetnji. Kombinacija funkcionalnih aptamera i nanosondi dodatno promovira neinvazivnu dijagnozu na molekularnom nivou. Međutim, primjena neinvazivnog PA snimanja kod AS bolesti još je u povojima.

Ukratko, istraživački tim predložio je neinvazivnu in vivo platformu za snimanje PA zasnovanu na nanosondama OPN-Ab / Ti3C2 / ICG za intuitivnu dijagnozu ranjivih AS plakova. Korištenjem Ti3C2 nano listova kao nanonosača, zajedno s PEI prevlakom, dobro se ostvaruju kovalentna veza OPN-Ab i veliko opterećenje molekula ICG. PA snimanje na bazi sonde dobro je rješenje za provjeru ključnih komponenata AS plakova na molekularnom nivou, a također pruža brojne mogućnosti za daljnje istraživanje neinvazivnog snimanja dubokih tkiva (ljudske karotidne arterije, karotidne arterije i karotidne arterije). arterija).