Uzlaboti materiāli: jauna tehnoloģija neaizsargātu aterosklerozes plankumu pārbaudei

Sirds un asinsvadu slimības (CVS) ir viens no nopietnākajiem draudiem cilvēku veselībai. Īpaši manā valstī sirds un asinsvadu slimību izraisītā saslimstība un mirstība joprojām pieaug. Ateroskleroze (AS) ir galvenais sirds un asinsvadu slimību patoloģiskais cēlonis. Iekaisuma reakcija iet cauri visiem AS posmiem, sākot no artēriju tauku svītru veidošanās līdz AS veidošanai un pat plāksnīšu plīsumam. Tajā pašā laikā makrofāgi Tam ir galvenā loma oksidētā zema blīvuma lipoproteīnu (oxLDL) absorbcijas procesā putu šūnās. Tajā pašā laikā tas atbrīvo lielu skaitu iekaisuma faktoru un rada nestabilas AS plāksnes. Klīniskajos pētījumos ir atklāts, ka putu šūnas, kas bagātas ar AS plāksnēm, ir viegli plīstošas ​​un veido trombus, kas izraisa letālas komplikācijas, piemēram, miokarda infarktu un insultu. Tāpēc efektīvai putu šūnu identificēšanai un neaizsargātu AS plāksnīšu atdalīšanai ir liela nozīme klīnisko sirds un asinsvadu slimību profilaksē un ārstēšanā.

Pamatojoties uz to, profesors Žengs Lemins no Pekinas Universitātes Veselības zinātnes centra Sirds un asinsvadu zinātnes institūta un Molekulārās sirds un asinsvadu zinātnes galvenās laboratorijas lika komandai izmantot Ti3C2 / ICG nanokompozītus kā PA nanoprobus, lai izstrādātu neinvazīvu PA attēlveidošanas platformu, kas veiksmīgi realizēta neaizsargātu AS plāksnīšu tieša intravitālā attēlveidošana. Pētījuma rezultāti ir nosaukti" Neinvazīva nanoprobe ievainojamu aterosklerozes plākšņu fotoaktīvai attēlveidošanai in vivo" un tiešsaistē publicēti" Advanced Materials" žurnāls.

Gan Ti3C2 nanoloksnēm, gan ICG ir lieliska PA attēlu veiktspēja. Turklāt Ti3C2 nanoloksnēm ir liels īpatnējais laukums, un tās var izmantot kā nanopārnēsātājus, kas piekrauti ar dažādām ICG molekulām, lai Ti3C2 / ICG nanobondes varētu ievērojami uzlabot PA darbību. Lai veiktu ļoti selektīvu neaizsargātu plāksnīšu atpazīšanu, cilvēka acs par mērķi izvēlējās pārāk izteikto osteopontīnu (OPN) AS plāksnīšu putu šūnās. Modificējot anti-OPN antivielas (OPN Ab), izveidotā OPN Ab / Ti3C2 / ICG nanodaļa var īpaši atpazīt putu šūnas un neaizsargātos plāksnes audus. Pēc intravenozas injekcijas AS modeļa pelēm OPN-Ab / Ti3C2 / ICG nanoprobe parādīja īpaši uzlabotu PA attēlveidošanu trauslā ar plāksnēm bagātajā aortas arkā.

Pētnieki arī atklāja, ka makrofāgi un putu šūnas, kas nav apstrādātas, neuzrāda sarkanu fluorescenci. OPN-Ab modifikācijas trūkuma dēļ, pat ja Ti3C2 / ICG nanosonde tiek inkubēta ar putu šūnām, kas pārmērīgi ekspresē OPN, tā nespecifiskā afinitāte ir ļoti vāja. Tā kā putu šūnu OPN ekspresija ir ievērojami augstāka nekā makrofāgu, ir sagaidāms, ka putu šūnām, kas inkubētas ar OPN Ab / Ti3C2 / ICG nanoprobēm, būs ievērojami uzlabota sarkanā fluorescence, bet makrofāgiem, kas apstrādāti ar to pašu Fluorescējošais signāls ir samērā vāji.

AS klīniskajā diagnostikā visbiežāk tiek izmantotas intravaskulāras ultraskaņas (IVUS), rentgena, optiskās koherences tomogrāfijas un magnētiskās rezonanses (MR) attēlveidošanas metodes. Izmantojot šīs metodes, var labi novērot detalizētu AS plāksnīšu morfoloģiju, analizēt plāksnīšu šķīdību un izmērīt intima-media biezumu. Tomēr tā jutība ir salīdzinoši zema, un ir grūti pārbaudīt galvenos AS plāksnīšu komponentus, kas rada milzīgu izaicinājumu identificēt AS neaizsargātās plāksnes. Fotoakustiskā attēlveidošana ir jauna veida biomedicīniskā diagnostikas metode, kas apvieno augstu optiskās attēlveidošanas jutīgumu un salīdzinoši augsto ultraskaņas attēlveidošanas iespiešanās dziļumu, ar augstu telpisko izšķirtspēju un labu audu kontrastu. Piemēram, izmantojot iekšējos avotus. Hemoglobīna (PA) vai eksogēno lipīdu (PA) salīdzinājums var palīdzēt atšķirt hemoglobīnu (PA) noteiktos audos no normāliem audiem, nanomateriāliem un organiskām krāsvielu molekulām ar tipisku gandrīz infrasarkano staru adsorbciju. Iepriekšējos pētījumos AS PA attēlveidošana galvenokārt bija vērsta uz intravaskulāru PA attēlveidošanu ar komerciālu intravaskulāru ultraskaņas katetru vai AS plāksnīšu palīdzību. Tomēr tīri in vitro pētījumi nevar pilnībā pierādīt PA attēlveidošanas iespējamību reālistiskākā asinīs esošā un sarežģītā audu vidē. In vivo intravaskulāra PA attēlveidošana ir invazīva diagnostikas metode, kas ļauj viegli tieši identificēt dzīvos audus. Bojāta plāksne rada daudz nenoteiktības.

Tuvu infrasarkano staru nanoprobežu parādīšanās ir labs risinājums iepriekš minēto trūkumu novēršanai. Tuvās infrasarkanās nanoprobēm parasti ir lieliski optiskās absorbcijas koeficienti, kas var ievērojami uzlabot PA attēlveidošanas jutīgumu, pat vienlaikus saskaroties ar spēcīgu fona traucējumu izaicinājumu. Funkcionālo aptameru un nanoprobu kombinācija vēl vairāk veicina molekulārā līmeņa neinvazīvu diagnozi. Tomēr neinvazīvas PA attēlveidošanas pielietošana AS slimībā joprojām ir sākumstadijā.

Īsāk sakot, pētnieku grupa ierosināja neinvazīvu in vivo PA attēlveidošanas platformu, kuras pamatā ir OPN-Ab / Ti3C2 / ICG nanoprobe, lai intuitīvi diagnosticētu neaizsargātas AS plāksnes. Izmantojot Ti3C2 nanoloksnes kā nanopārvadātāju, kopā ar PEI pārklājumu tiek labi realizēta OPN-Ab kovalentā saistīšana un lielā ICG molekulu slodze. Uz zondes balstīta PA attēlveidošana ir labs risinājums galveno AS plāksnīšu sastāvdaļu skrīningam molekulārā līmenī, un tas arī sniedz daudz iespēju tālākai dziļu audu (cilvēka miega artērijas, miega artērijas un miega artērijas neinvazīvas attēlveidošanas izpētei) artērija).