TUhjnbcbe - 2021/3/3 15:25:00
在光声成像中，第二个近红外窗口是组织产生最少背景信号的地方。然而，在该光谱范围内少数可用造影剂的大尺寸阻碍了它们的药代动力学并降低了它们的热稳定性，导致不可靠的光声成像。斯坦福大学SanjivSamGambhir教授与佐治亚理工学院StanislavEmelianov教授团队合作报道了在近红外光谱中吸收的微型金纳米棒，它比具有相似纵横比的常规尺寸的金纳米棒小5-11倍。在纳秒脉冲激光照射下，小纳米棒的热稳定性比吸收匹配的大纳米棒高约3倍，产生的光声信号强3.5倍。这些发现通过理论和数值分析得到了证实，表明光声信号不仅与纳米粒子溶液的光学吸收成正比，还与纳米粒子的表面体积比成正比。在携带肿瘤的活体小鼠中，这些小的靶向纳米棒显示出向肿瘤输送药物的效率提高了30%，并产生了4.5倍的光声对比度。该论文“Miniaturegoldnanorodsforphotoacousticmolecularimaginginthesecondnear-infraredopticalwindow”发表在《NatureNanotechnology》期刊上。图1大和小的金纳米棒的合成工艺和尺寸表征(a)种子介导生长，产生尺寸为18nm×nm的大金纳米棒的图解；(b)无籽生长产生尺寸为8nm×49nm的小金纳米棒的图解；(c)用于靶向前列腺癌细胞GRPR的金纳米棒表面功能化的示意图;合成的小(d)和大(e)金纳米棒的TEM图像；(f)金纳米棒的尺寸分布，确认了尺寸为8nm×49nm的小金纳米棒和尺寸为18nm×nm的大金纳米棒；(g)用紫外可见光谱学测量的大、小金纳米棒的归一化消光光谱。大型雷达在较短波长处的消光增加表明它们的散射截面相对较大与以前的研究不同，该团队发现在纳秒辐照下，小的金纳米棒（AuNRs）比大的AuNRs在光热方面更稳定。SEM图像证实，大多数小AuNRs仍保持其形状，而超过65％的大AuNRs在20mJcm-2处变形。图2小和大AuNRs的热稳定性比较(a)4.0mJ·cm2和(b)18.2mJ·cm2的个激光脉冲照射外径匹配的小型(蓝色)和大型(红色)发射器。实线是数据点的移动平均值；(c)mJ·cm-2的个激光脉冲前的小AuNRs的扫描电镜图像显示；(d)mJ·cm-2的个激光脉冲后的小AuNRs的扫描电镜图像显示，大多数小AuNRs保持其棒状；(e)(f)在20mJ·cm-2的个激光脉冲前后的大AuNRs的扫描电镜图像显示，约65%的大AuNRs被热破坏。(g)包含AuNR溶液的管体模的照片；(h)来自管模型的光声强度显示来自包含相同的小发射体的第一和第三管的可比信号，其比来自包含外径匹配的大发射体的第二管的信号高约3.5倍，并且比来自包含外径过度补偿的大发射体的第四管的信号高约1.9倍；(i)光声强度与激光能量密度的函数关系。与较高激光强度下较大光声强度的降低相比，小光声的线性相关性表明它们的热稳定性增强图3大、小AuNRs产生的光声信号的数值分析图4大、小AuNRs对前列腺癌细胞的特异性图5在前列腺癌的小鼠模型中靶向大、小AuNRs的成像在以GRPR为目标的光声发射体的情况下，小的光声发射体(图5d)显示出比外径匹配的大的光声发射体(图5c)统计上显著更高的光声信号，证实了小的光声发射体与它们的大的对应体相比具有增强的光声信号产生效率、更高的肿瘤穿透效率和更高的结合特异性。在整个扫描过程中，在目标小发射体中观察到衰变。我们用第五组小鼠进行阻断试验，进一步证实了我们靶向的抗原的GRPR靶向特异性。稳定的光声信号对于实现定量光声成像至关重要，因为最重要的假设之一是分子成像剂的恒定光学吸收。研究团队开发了一种方案来合成在纳米(近红外-二号窗口内的波长)吸收的最小纳米粒子，这确保了来自组织中内源性吸收剂的低背景噪声。他们发现，在纳秒激光照射下，我们的小AuNRs的热稳定性是大AuNRs的3倍。更重要的是，还发现通过简单地减小尺寸而不改变纳米粒子的光学吸收就能够增加纳米粒子的光声量子产率，从而使得光声信号增强超过3.5倍。在体内，由于其增强的递送，靶向性，热稳定性和表面体积比，这些靶向的微型AuNRs与它们的大型对应物相比，整体肿瘤光声信号显示出4.5倍的显著改善。斯坦福大学的Yun-ShengChen为论文一作作者，本论文的通讯作者为斯坦福大学SanjivSamGambhir教授与佐治亚理工学院StanislavEmelianov教授，复旦大学为第一完成单位。Miniaturegoldnanorodsforphotoacousticmolecularimaginginthesecondnear-infraredopticalwindowYun-ShengChen,YangZhao,SoonJoonYoon,SanjinvSamGambhir,StanislavEmelianovNatureNanotechnology，-03-04DOI:10./s---3扫描或长按