共轭高分子纳米颗粒造影剂/葡聚糖包裹的超顺磁性Fe3O4纳米颗/稀土化合物核磁共振成像(MRI)-齐岳

体外造影剂辅助的近红外二区光声显微成像技术可以解析三维广面积/大深度，高信号/背景比例，高成像深度/深度分辨率比例的生物组织。

具有强近红外二区吸光系数的共轭高分子纳米颗粒辅助的三维高分辨率光声显微成像，实现了脑部和肿瘤部位的肿瘤心血管的微米分辨率，毫米穿透深度，高信号/背景比例的原位活体成像。此文成像效果比近红外二区荧光三维激光共聚焦成像效果更有优势。

                      

背景介绍

生物组织三维成像技术可以用来解析血管和肿瘤结构，有利于分析生理/病理过程，是目前成像技术发展的前沿。传统三维成像技术各自有一定局限性。比如核磁， PET 和 CT 成像分辨率不足。双光子和近红外二区荧光激光共聚焦成像的视野狭小，其成像质量有待进一步提高。光声显微成像能够调节分辨率和成像深度，是近年来新兴的成像技术。相对于近红外一区/可见光光声显微成像，近红外二区光声显微成像能够就降低光散射/生物组织光吸收对成像的干扰。此前报道的近红外二区光声成像大都使用体内造影剂来成像, 但是生物组织容易产生强噪音干扰，使体内造影剂辅助近红外二区光声成像表现出低信号/背景比例，模糊的成像效果。

 

研究出发点

体外造影剂能够显著提高成像质量. 适用于活体成像的造影剂需要生物相容性好,光稳定性好,吸光系数大,弱荧光,可大规模制备等特点. 有机共轭高分子可以满足这些条件. 于是, 我们设计了一个新型, 微流控技术制备的具有强近红外二区吸收的共轭高分子纳米颗粒, 来辅助实现三维近红外二区显微光声成像。

 

图文解析

新型电子给体-电子受体1 -电子给体-电子受体2 结构构成的共轭高分子 PTD, 使用课题组自制的微流控技术制备了大小可控且尺寸均一的纳米颗粒(40 纳米左右). 该纳米颗粒在吸收峰 1161 纳米左右的吸光系数 高达 48.1 L g-1, 有利于实现高效光声造影 (如图1 所示)。

▲Figure 1. (a) The synthetic route towards PTD. Reagents and conditions: Pd2(dba)3, P(o-tyl)3, anhydrous toluene, 100 oC, 48 h; (b) Schematic diagram of microfluidic glass capillary mixer for the synthesis of monodisperse PTD NPs through modified nanoprecipitation. (c) TEM image of PTD NPs synthesized at Re 320 with 40% EtOH in the anti-solvent. (d) Changes in the size and PDI of PTD NPs by varying the amount of EtOH in the antisolvent from 0 to 75% at Re 320. (e) Variation in the size of PTD NPs with 25, 40 and 75% EtOH in the anti-solvent at different Re.

我们使用该纳米颗粒实现了耳朵上皮下肝肿瘤的血管三维成像. 先, 在未注释纳米颗粒前,调整光声成像参数,使背景信号降低到较低. 注射纳米颗粒后,使用 1064 纳米脉冲激光, 实现了肿瘤部位的无损广面积成像. 成像面积高达 7 毫米× 7 毫米, 成像深度达 0.76 毫米. 在 755 微米成像深度处, 分辨率是 25.9 微米, 信号/背景比例是 26.0 dB, 成像深度/深度分辨率高达 29.1 倍. 同时通过定性和定量比对肿瘤部位和周围正常组织的血管密度, 肿瘤边界可以勾画出来. 本研究的近红外二区光声显微成像效果比较近报道的近红外二区荧光三维共聚焦肿瘤成像效果好.可能原因有三个: (1) 本实验使用的 1064  纳米激发光比近红外二区荧光成像使用的808纳米激光的光散射效应更低; (2) 光声成像的声波散射比荧光成像的光散射效应更低; (3) PTD 纳米颗粒吸光系数大, 可以较大限度的抑制背景噪音. 然而二区荧光中的活体自发荧光比较强, 产生的噪音干扰不可忽略。

CY7(Cyanine7)alkyne

Cyanine7.5alkyne,Comparisonofcyanine(Cy)dyesusedinlifescienceaslabelsformolecularbiologyanddiagnostics

 

CY7(Cyanine7)tetrazine

Cyanine7tetrazine,Comparisonofcyanine(Cy)dyesusedinlifescienceaslabelsformolecularbiologyanddiagnostics

 

CY7(Cyanine7)NHSester

Cyanine7NHSester,Comparisonofcyanine(Cy)dyesusedinlifescienceaslabelsformolecularbiologyanddiagnostics

 

CY7(Cyanine7)maleimide

Cyanine7maleimide,Comparisonofcyanine(Cy)dyesusedinlifescienceaslabelsformolecularbiologyanddiagnostics

 

CY7(Cyanine7)hydrazide

Cyanine7hydrazide,Comparisonofcyanine(Cy)dyesusedinlifescienceaslabelsformolecularbiologyanddiagnostics

 

CY7(Cyanine7)dicarboxylicacid

Cyanine7dicarboxylicacid,Comparisonofcyanine(Cy)dyesusedinlifescienceaslabelsformolecularbiologyanddiagnostics

 

CY7(Cyanine7)DBCO

Cyanine7DBCO,Comparisonofcyanine(Cy)dyesusedinlifescienceaslabelsformolecularbiologyanddiagnostics

 

CY7(Cyanine7)carboxylicacid

Cyanine7carboxylicacid,Comparisonofcyanine(Cy)dyesusedinlifescienceaslabelsformolecularbiologyanddiagnostics

 

CY7(Cyanine7)azide

Cyanine7azide,Comparisonofcyanine(Cy)dyesusedinlifescienceaslabelsformolecularbiologyanddiagnostics

 

CY7(Cyanine7)azide,10mM/DMSO

Cyanine7azide,10mM/DMSO,Comparisonofcyanine(Cy)dyesusedinlifescienceaslabelsformolecularbiologyanddiagnostics

 

CY7(Cyanine7)amine

Cyanine7amine,Comparisonofcyanine(Cy)dyesusedinlifescienceaslabelsformolecularbiologyanddiagnostics

 

CY7(Cyanine7)alkyne

Cyanine7alkyne,Comparisonofcyanine(Cy)dyesusedinlifescienceaslabelsformolecularbiologyanddiagnostics

 

BDP650/665XNHSester

BDP650/665XNHSester,Borondipyrromethenedyeforfluorescein(516nm)channel-verybrightandphotostablefluorophore.

 

BDP650/665maleimide

BDP650/665maleimide,Borondipyrromethenedyeforfluorescein(515nm)channel-verybrightandphotostablefluorophore.

 

BDP650/665azide

BDP650/665azide,Borondipyrromethenedyeforfluorescein(514nm)channel-verybrightandphotostablefluorophore.

 

BDP650/665alkyne

BDP650/665alkyne,Borondipyrromethenedyeforfluorescein(513nm)channel-verybrightandphotostablefluorophore.

 

BDP630/650XNHSester

BDP630/650XNHSester,Borondipyrromethenedyeforfluorescein(512nm)channel-verybrightandphotostablefluorophore.

 

BDP630/650tetrazine

BDP630/650tetrazine,Borondipyrromethenedyeforfluorescein(511nm)channel-verybrightandphotostablefluorophore.

 

BDP630/650maleimide

BDP630/650maleimide,Borondipyrromethenedyeforfluorescein(510nm)channel-verybrightandphotostablefluorophore.

 

BDP630/650hydrazide

BDP630/650hydrazide,Borondipyrromethenedyeforfluorescein(509nm)channel-verybrightandphotostablefluorophore.

 

BDP630/650carboxylicacid

BDP630/650carboxylicacid,Borondipyrromethenedyeforfluorescein(508nm)channel-verybrightandphotostablefluorophore.

 

BDP630/650azide

BDP630/650azide,Borondipyrromethenedyeforfluorescein(507nm)channel-verybrightandphotostablefluorophore.

 

BDP630/650amine

BDP630/650amine,Borondipyrromethenedyeforfluorescein(506nm)channel-verybrightandphotostablefluorophore.

 

BDP630/650alkyne

BDP630/650alkyne,Borondipyrromethenedyeforfluorescein(505nm)channel-verybrightandphotostablefluorophore.

wyf 04.01