ACS Nano ：光热治疗中Gd3+基造影剂氧空位可以显著增强磁共振成像

【背景介绍】

磁共振成像（MRI）由于其高分辨率，优异的软组织对比度和非电离辐射等优点已经成为成像中一种常规的检测工具。但是MRI的灵敏度相对较低，需要用造影剂来提高水质子弛豫速率，从而区分目标区域的解剖变化。Gd³⁺基造影剂（CAs）是最普遍的也是最广泛的用于增强磁共振成像的造影剂。

【成果简介】

近日，来自华东师范大学的步文博教授和上海硅酸盐所的施剑林研究员（共同通讯）等人开发出了一种控制无机纳米尺寸CA中的氧空位的方法，大大的提高了提高水质子弛豫速率。并在缺氧性纳米棒上证实了这一点，以低剂量提供优异的血液磁共振表现。同时自由电子或氧空位诱导的小极化子可以使PEG-Na_xGdWO₃纳米棒光热转换的效率明显提高，从而更好地应用于光热疗法。

【图文导读】

图1  PEG-Na_xGdWO₃纳米棒用于光热治疗

a） PEG-Na_xGdWO₃纳米棒用于光热治疗的图解

b） PEG-Na_xGdWO₃ 纳米棒分散在水中的TEM图像

c） PEG-Na_xGdWO₃ 纳米棒的SEM图像

d） PEG-Na_xGdWO₃ 纳米棒的元素映射

图2 氧空位对水分子中氧原子的亲和力的示意图

氧空位对水分子中氧原子的亲和力影响 Gd³⁺ 离子与水分子之间的相互作用

图3 小鼠的磁共振血管造影图像

a）在注射 PEG-Na_xGdWO₃ 纳米棒后小鼠的磁共振血管造影图像

b） 在注射马根维显后小鼠的磁共振血管造影图像

c）在注射PEG-Na_xGdWO₃ 纳米棒前后小鼠体内的磁共振图像

d）在注射1小时或立即注射PEG-Na_xGdWO₃ 纳米棒小鼠体内肿瘤信号增强

图4 小鼠的体内光热图像

a）在连续980 nm激光照射下注射PEG-Na_xGdWO₃ 纳米棒经历不同时间小鼠的体内光热图像

b）在连续980nm激光照射下注射 PEG-Na_xGdWO₃ 纳米棒5分钟从获得的小鼠肿瘤的体内温度

c）不同治疗方式肿瘤生长情况

d）在不同处理（左）和不同处理后肿瘤切片的H＆E染色（右）的第14天小鼠肿瘤的图片

【总结】

本文通过 PEG-Na_xGdWO₃ 纳米棒的氧空位增强了水质子弛豫速率，显著提高了磁共振成像的能力。受到氧空位的启发，使磁共振生物传感器的的开发成为了可能，为光热治疗又添了一大武器。

文献链接：Oxygen Vacancy Enables Markedly Enhanced Magnetic Resonance Imaging-Guided Photothermal Therapy of a Gd3+-Doped Contrast Agent（ACS Nano ,2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b01297）

本文由材料人生物材料组李伦供稿，材料牛编辑整理。

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