结构/分子融合核磁共振纳米探针用于恶性肿瘤的鉴别诊断和后续的CDT

使用造影剂的增强成像技术能够实现高分辨率的结构成像，以揭示占用空间的病变，但很少提供详细的分子信息。为此，该研究报告了一种结构和分子融合磁共振成像（MRI）纳米探针，用于良性和恶性肿瘤的鉴别诊断。这种融合纳米探针被称为FFT NPs，其工作机制涉及磁性Fe3O4核心和顺磁性Fe-tannic acid（Fe-TA）外壳之间的T1/T2加权磁共振调整效应（MRET）。具有"常开 " T2信号的FFT NPs提供了肿瘤的结构性MRI（sMRI）对比，同时在ATP存在的情况下提供了激活的T1信号，ATP在恶性肿瘤的快速生长过程中被过度生产，以实现肿瘤病灶的分子MRI（mMRI）。建议使用mMRI:sMRI的比值强度来协助对恶性4T1肿瘤和良性L929成纤维细胞肿瘤进行鉴别诊断。此外，发现解离的FFT NPs能够催化4T1肿瘤中的H2O2转化，产生过量的活性氧（ROS），用于化学动力学治疗。

首先，对Fe3O4和Fe-TA的MRI信号进行测量。随着浓度的增加，Fe3O4表现出典型的T2加权变暗，r2值高达211.4 mM-1∙s-1。同时，Fe-TA表现出典型的T1加权增亮，r2/r1值较低（1.28）。然而，在将Fe-TA组装到Fe3O4表面后，发现得到的FFT NPs只表现出T2信号，而Fe-TA的T1信号由于Fe3O4的磁感应强度而被屏蔽。FFT NPs的r2值（67.5 mM-1s-1）低于Fe3O4 NPs，因为FFT NPs的弛豫拟合曲线上的铁浓度包括Fe3O4和Fe-TA，而Fe-TA没有T2信号贡献。随后，在加入ATP后，发现T1信号逐渐增强，信号强度与ATP浓度呈正相关，而T2信号仍然非常强，其强度仍明显高于纯水。

此外，磁分离后，FFT NPs上清液的纵向曲线、体外MRI图像和纵向时间都显示了ATP浓度依赖性的T1信号的明显增加，表明顺磁性铁离子的持续释放。经过ATP处理后，发现FFT NPs的r1从2.65mM-1∙s-1略微增加到3.2mM-1∙s-1，而r2从67.5mM-1∙s-1明显下降，这是由于FFT NPs分解后的磁矩减少所致。相应地，r2/r1比率从25.4下降到6.3，表明T1和T2成像效果都可以实现。在加入ATP后，Fe-TA降解并离开Fe3O4，从而使其自旋波动恢复，促进周围水质子的松弛过程并激活T1信号。

将4T1肿瘤小鼠作为化学动力学治疗的肿瘤模型。当4T1肿瘤体积达到约100mm3时，将小鼠随机分为五组，即磷酸盐缓冲盐水（PBS）、Fe3O4NPs、Fe3O4NPs-磁铁靶（Fe3O4 NPs-M）、FFT NPs和FFT NPs-磁铁靶（FFT-M）。与PBS处理的对照组相比，Fe3O4NPs和Fe3O4NPs-M组的肿瘤生长抑制效果并不明显，这可能是由于Fe3O4 NPs在体内产生的•OH较少。

相比之下，在对Fe3O4NPs进行Fe-TA表面修饰以得到FFT NPs后，发现肿瘤的生长受到了明显的抑制，特别是在使用磁靶向治疗时，发现抗肿瘤效果远远优于前者。在整个实验过程中，发现所有小组的体重都保持稳定，表明化学动力学疗法没有严重的副作用。因此，磁靶向治疗是临床上一种潜在的靶向给药策略，对于提高药物疗效和减少不良反应具有重要意义。发现FFT NPs-M组的肿瘤重量最低。为了进一步评估疗效，对肿瘤进行了苏木精和伊红（H&E）染色、TUNEL检测和Ki-67染色。与他治疗组相比，FFT NPs-M组表现出最严重的肿瘤细胞坏死和明显较低的Ki-67细胞的数量。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c12874

转自：“NANO学术”微信公众号

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