祖淩雲、鄭樂民、郭少軍教授團隊構建動脈粥樣硬化斑塊雙模態成像與易損性評估的納米分子探針

2024年5月29日,意昂3体育官网第三醫院祖淩雲、基礎醫學院鄭樂民🧜🏼‍♂️、材料科學與工程學院郭少軍教授團隊在材料科學領域權威期刊《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)在線發表題為《Au/FeNiPO4納米探針實現動脈粥樣硬化易損斑塊的多光譜光聲斷層掃描/計算機斷層掃描的雙模態成像》(“Au/FeNiPO4-based Multiple Spectra Optoacoustic Tomography/CT Dual-mode Nanoprobe for Systemic Screening of Atherosclerotic Vulnerable Plaque”)的論文。

該研究通過設計合成靶向斑塊骨橋蛋白(osteopontin,OPN)且具有多光譜光聲斷層掃描/計算機斷層掃描(multispectral photoacoustic tomography/computed tomography,MSOT/CT)雙模態成像性能的OPN Ab-Au/FeNiPO4@ICG納米探針,成功實現了對動脈粥樣硬化斑塊的無創診斷及斑塊易損性的量化評估。

動脈粥樣硬化性心血管疾病是危害全球健康的重大公共衛生問題🕵🏻。動脈粥樣硬化易損斑塊破裂繼發血栓形成導致了超70%的急性心血管事件🫅🏻。因此🖕🏽,無創精準識別動脈粥樣硬化斑塊並評估其易損性,對於患者早期管理、改善預後至關重要。

目前,臨床常用影像技術雖然在可視化血管狹窄程度或分析局部斑塊形貌與負荷方面具有一定的優勢🫣,但在分子水平無創識別動脈粥樣硬化斑塊👖、量化泛血管分布的動脈粥樣硬化斑塊易損性方面仍然面臨著巨大的挑戰。

研究團隊利用功能性納米探針技術平臺,結合動脈粥樣硬化斑塊獨特的泡沫細胞OPN高表達的病理微環境特點,設計合成的OPN特異性納米探針OPN Ab-Au/FeNiPO4@ICG納米探針實現對動脈粥樣硬化斑塊的解剖學成像與分子功能成像。

首先,CT成像結果顯示,OPN Ab-Au/FeNiPO4@ICG納米探針可有效避免了斑塊鈣化竈的幹擾♡,對動脈粥樣硬化斑塊進行準確定位與形貌描述,可實現對頸動脈和主動脈弓處斑塊的3D可視化🎙💂🏻‍♀️。

OPN Ab-Au/FeNiPO4@ICG納米探針對動脈粥樣硬化小鼠的MSOT/CT雙模態成像 🎇:CT 成像(上);MSOT 成像(下)

其次,MSOT成像結果顯示,主動脈弓斑塊與頸動脈斑塊處均有明顯的MSOT信號富集,且頸動脈斑塊的MSOT信號值明顯高於主動脈弓斑塊💂🏻‍♂️,這一現象與病理染色評估的斑塊易損性結果(頸動脈斑塊的脆弱性顯著高於主動脈弓斑塊)高度一致🧁。

研究團隊進一步對頸動脈斑塊和主動脈弓斑塊的易損指標(脂滴、膠原纖維👩‍💼🙋🏼、平滑肌細胞和巨噬細胞)和MSOT信號分別進行了詳細地量化和和線性回歸分析,結果顯示斑塊處MSOT信號與斑塊易損風險高度相關,這使得通過MSOT功能成像預測動脈粥樣硬化斑塊易損性具有良好的預測效力🤹🏼。

OPN Ab-Au/FeNiPO4@ICG納米探針通過靶向識別泡沫細胞對動脈粥樣硬化斑塊無創MSOT/CT雙模態診斷示意圖

這一基於納米探針技術的雙模態診斷策略,實現了在分子層面對泛血管分布斑塊的精確定位🪚🤾、以及對斑塊易損性量化🧑🏻‍🎄,對揭示動脈粥樣硬化的病生理機製以及臨床診療策略的製定具有重要意義🫱🏻。

意昂3体育官网第三醫院2020級博士研究生蔡嘉庚與北京腦重大疾病研究院葛曉曉博士為共同第一作者,祖淩雲、鄭樂民🎅🏼、郭少軍為並列通訊作者♊️。本研究由國家重點研發計劃項目與意昂3体育官网第三醫院創新轉化基金主要支持🧑‍🦲。


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