厦门大学Angew. Chem. Int. Ed.评述：肾脏中的纳米影像探针清除

【引言】

基于无机纳米粒子（NP）的成像造影剂具有形状、尺寸和表面理化性能可控等性质，在基础研究和临床转化中都具有巨大的潜力。然而，在单核吞噬细胞系统（MPS）/网状内皮系统（RES）中，非特异性器官纳米探针的富集可能引起的急性/慢性毒性；完成无机纳米粒子消除的时间难以监控，这些都对临床实践应用构成困难。相比NP的不确定性，较小尺寸（<6nm）的NPs可避免在MPS中积聚过多，是肾排泄是优良选择。

【成果简介】

近日，厦门大学分子影像暨转化医学研究中心王俊卿博士和刘刚教授（通讯作者）评述了合理设计肾脏中的可清除无机纳米探针的纳米尺度或纳米结构探针的生物学效应的纳米特性及调控机制，清晰地阐述了CT增强剂金纳米探针的分子结构、纳米尺度的微结构、表面构型及亲疏水性等理化因素对肾清除相关性及其规律，展示了纳米分子影像探针生物安全性的客观评价新方法。该评述对美国德州大学达拉斯分校郑杰教授课题组系列研究所揭示的超小型金纳米颗粒（AuNPs）的肾清除不仅取决于Choi标准，还受肾小球屏障的微生理结构和肾单位中病理生理学变化的影响进行了总结和展望，以“Imaging Nano–Bio Interactions in the Kidney: Toward a Better Understanding of Nanoparticle Clearance”为题于2018年2月16日发表在期刊Angewandte Chemie-International Edition上。

【图文导读】

图1.泌尿系统中具有不同尺寸和转运电荷的小纳米颗粒（NP）

A）泌尿系统图和左肾的冠状位图（LK）。 展开图（右）表示肾单位，包括肾小球和肾小管；

B）肾小球毛细血管壁的三个分层成分，以及小纳米颗粒到达毛细血管内皮后的反应；

C）静脉注射Au10-11，Au15，Au18和Au25，0-2小时和2-24小时后的肾清除率；

D）静脉注射GS-AuNPs24小时后，金原子数与肾清除率之间的关系。 当NPs <1nm时，肾清除率显著下降。

缩写：HD =流体动力学直径，NET. C =净表面电荷，p.i. =静脉注射后

图2.实验相关的X射线图分析与TXDCs

A）健康状态下的泌尿系统图；

B）CD-1小鼠在静脉注射1 g kg-1 GS-AuNPs前、静脉注射后2分钟、5分钟和30分钟的的平面X射线图。“P”表示骨盆; “C＆M”表示皮质和髓质; “B”表示膀胱; “U”表示输尿管。注射30分钟后，肾皮质的X射线信号降至背景水平；

C）通过完全结扎左输尿管建立的单侧输尿管梗阻（UUO）小鼠模型的图；

D）（1天UUO小鼠）在静脉注射GS-AuNPs 1小时后肾脏两侧放大的区域。白色箭头表示在UUO肾的骨盆和髓质的边界处有GS-AuNPs沉积，白色虚线勾勒出对侧肾脏；

E）1小时X射线成像后两个肾切片的组织学染色。虚线圆圈表示髓质区域，箭头表示沉积在扩张小管中的GS-AuNPs的量很大；

F）X射线时间-密度曲线（TXDCs）表示在静脉注射后30分钟内，健康肾脏的不同组分中GS-AuNPs的清除动力学；

G）TXDCs分别为UUO小鼠右肾的骨盆、皮质和髓质以及阻塞的UUO左肾中的皮质和髓质。

【小结】

超小型金纳米探针的肾脏清除不仅取决于Choi标准，还受到肾小球屏障的微生理结构和肾单位的病理生理学变化的影响。该亮点评述使人们能够更好地理解典型纳米分子影像探针如CT增强剂金纳米探针和磁共振对比剂SPIO与生物体相互作用的规律及其影响因素，以便合理设计肾脏可清除的无机纳米粒子，为未来纳米医学的发展提供研究基础和条件。

文献链接：Imaging Nano–Bio Interactions in the Kidney: Toward a Better Understanding of Nanoparticle Clearance （Angewandte Chemie-International Edition，2018，DOI：10.1002/anie.201711705）

郑杰教授相关文献导读：

B. Du, X. Jiang, A. Das, Q. Zhou, M. Yu, R. Jin, J. Zheng, Nat. Nanotechnol. 2017, 12, 1096—1102

J. Xu, M. Yu, P. Carter, E. Hernandez, A. Dang, P. Kapur, J.T. Hsieh, J. Zheng, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 13356--13360

M. Yu, J. Zhou, B. Du, X. Ning, C. Authement, L. Gandee, P. Kapur, J.T. Hsieh, J. Zheng, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 2787--2791

M. Yu, J. Liu, X. Ning, J. Zheng, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 15434—15438

感谢厦门大学分子影像暨转化医学研究中心刘刚教授对本文的斧正！

本文由材料人编辑部生物材料组Meadow供稿，材料牛整理编辑。

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