Προηγμένα Υλικά: Νέα τεχνολογία για την επιθεώρηση ευπαθών αθηροσκληρωτικών πλακών

Οι καρδιαγγειακές παθήσεις (CVD) είναι μία από τις πιο σοβαρές απειλές για την ανθρώπινη υγεία. Ειδικά στη χώρα μου, η νοσηρότητα και η θνησιμότητα που προκαλούνται από καρδιαγγειακά νοσήματα συνεχίζουν να αυξάνονται. Η αθηροσκλήρωση (AS) είναι η κύρια παθολογική αιτία καρδιαγγειακών παθήσεων. Η φλεγμονώδης απόκριση διατρέχει όλα τα στάδια της AS, από τη δημιουργία ραβδώσεων αρτηριακού λίπους έως το σχηματισμό AS, και ακόμη και τη ρήξη πλακών. Ταυτόχρονα, μακροφάγοι παίζει βασικό ρόλο στη διαδικασία απορρόφησης οξειδωμένων λιποπρωτεϊνών χαμηλής πυκνότητας (oxLDL) σε αφρώδη κύτταρα. Παράλληλα, απελευθερώνει μεγάλο αριθμό φλεγμονωδών παραγόντων και παράγει ασταθείς πλάκες AS. Κλινικές μελέτες έχουν διαπιστώσει ότι τα αφρώδη κύτταρα πλούσια σε πλάκες AS είναι εύκολο να σπάσουν και να σχηματίσουν θρόμβους, οδηγώντας σε θανατηφόρες επιπλοκές όπως έμφραγμα του μυοκαρδίου και εγκεφαλικό επεισόδιο. Επομένως, ο αποτελεσματικός εντοπισμός των αφρωδών κυττάρων και η διάκριση ευπαθών πλακών AS έχει μεγάλη σημασία για την πρόληψη και τη θεραπεία κλινικών καρδιαγγειακών παθήσεων.

Με βάση αυτό, ο καθηγητής Zheng Lemin από το Ινστιτούτο Καρδιοαγγειακής Επιστήμης του Κέντρου Επιστημών Υγείας του Πανεπιστημίου του Πεκίνου και το Βασικό Εργαστήριο Μοριακής Καρδιαγγειακής Επιστήμης οδήγησε την ομάδα να χρησιμοποιήσει τα νανοσύνθετα Ti3C2 / ICG ως νανομπλό PA για να αναπτύξει μια μη επεμβατική πλατφόρμα απεικόνισης PA, η οποία πραγματοποιήθηκε με επιτυχία Άμεση ενδοβιακή απεικόνιση ευπαθών πλακών AS. Τα αποτελέσματα της έρευνας έχουν τον τίτλο&"Ένα μη επεμβατικό Nanoprobe για την In Vivo φωτοακουστική απεικόνιση της ευπαθούς αθηροσκληρωτικής πλάκας GG" και δημοσιεύτηκε στο Διαδίκτυο στο&«Advanced Materials GG»; περιοδικό.

Τόσο τα nanosheets Ti3C2 όσο και το ICG έχουν εξαιρετική απόδοση απεικόνισης PA. Επιπλέον, τα νανο-φύλλα Ti3C2 έχουν μεγάλη ειδική επιφάνεια και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως νανοφορέα φορτωμένα με ποικιλία μορίων ICG, έτσι ώστε τα νανοβάμπρα Ti3C2 / ICG να βελτιώσουν σημαντικά την απόδοση του PA. Προκειμένου να επιτευχθεί εξαιρετικά επιλεκτική αναγνώριση ευπαθών πλακών, το ανθρώπινο μάτι επέλεξε την υπερ-εκφραζόμενη οστεοποντίνη (OPN) στα αφρώδη κύτταρα των πλακών AS ως στόχο. Μέσω της τροποποίησης του αντισώματος αντι-ΟΡΝ (OPN Ab), το σχηματισμένο νανο-μπουρνούζι OPN Ab / Ti3C2 / ICG μπορεί συγκεκριμένα να αναγνωρίσει αφρώδη κύτταρα και ευάλωτο ιστό πλάκας. Μετά από ενδοφλέβια ένεση σε ποντίκια μοντέλου AS, το nanoprobe OPN-Ab / Ti3C2 / ICG έδειξε ιδιαίτερα βελτιωμένη απεικόνιση ΡΑ στο εύθραυστο αορτικό τόξο πλούσια σε πλάκες.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι τα μακροφάγα και τα αφρώδη κύτταρα που δεν έχουν υποβληθεί σε θεραπεία δεν παρουσιάζουν ερυθρό φθορισμό. Λόγω της έλλειψης τροποποίησης OPN-Ab, ακόμη και αν το νανοσωλήνιο Ti3C2 / ICG επωάζεται με αφρώδη κύτταρα που εκφράζουν υπερβολικά το OPN, η μη ειδική συγγένεια του είναι πολύ ασθενής. Δεδομένου ότι η έκφραση OPN των αφρωδών κυττάρων είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή των μακροφάγων, αναμένεται ότι τα αφρώδη κύτταρα που συν-επωάζονται με νανοβάμπες OPN Ab / Ti3C2 / ICG θα έχουν σημαντικά βελτιωμένο κόκκινο φθορισμό, ενώ μακροφάγα που έχουν υποστεί επεξεργασία με το ίδιο Το φθορίζον σήμα είναι σχετικά αδύναμη.

Ο ενδοαγγειακός υπέρηχος (IVUS), η ακτινογραφία, η τομογραφία οπτικής συνοχής και η μαγνητική τομογραφία (MR) είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μέθοδοι για την κλινική διάγνωση του AS. Η χρήση αυτών των τεχνικών μπορεί να παρατηρήσει καλά τη λεπτομερή μορφολογία των πλακών AS, να αναλύσει τη διαλυτότητα των πλακών και να μετρήσει το πάχος των ενδο-μέσων. Ωστόσο, η ευαισθησία της είναι σχετικά χαμηλή και είναι δύσκολο να ελεγχθούν τα βασικά στοιχεία των πλακών AS, γεγονός που αποτελεί τεράστια πρόκληση για τον εντοπισμό των ευπαθών πλακών AS. Η φωτοακουστική απεικόνιση είναι ένας νέος τύπος βιοϊατρικής διαγνωστικής μεθόδου που συνδυάζει την υψηλή ευαισθησία της οπτικής απεικόνισης και το σχετικά υψηλό βάθος διείσδυσης της απεικόνισης υπερήχων, με υψηλή χωρική ανάλυση και καλή αντίθεση ιστού. Για παράδειγμα, χρήση εσωτερικών πηγών Η σύγκριση της αιμοσφαιρίνης (PA) ή των εξωγενών λιπιδίων (PA) μπορεί να βοηθήσει στη διάκριση της αιμοσφαιρίνης (PA) σε ορισμένους ιστούς από φυσιολογικούς ιστούς, νανοϋλικά και οργανικά μόρια βαφής με τυπική προσρόφηση σχεδόν υπέρυθρων. Σε προηγούμενες μελέτες, η απεικόνιση PA του AS επικεντρώθηκε κυρίως στην ενδοαγγειακή απεικόνιση PA με τη βοήθεια εμπορικών ενδοαγγειακών καθετήρων υπερήχων ή πλακών AS. Ωστόσο, οι καθαρές in vitro μελέτες δεν μπορούν να αποδείξουν πλήρως τη σκοπιμότητα της απεικόνισης PA σε ένα πιο ρεαλιστικό περιβάλλον που περιέχει αίμα και πολύπλοκο ιστό. In vivo η ενδοαγγειακή απεικόνιση PA είναι μια επεμβατική διαγνωστική μέθοδος, η οποία καθιστά εύκολη την άμεση αναγνώριση ζωντανών ιστών. Η κατεστραμμένη πλάκα φέρνει πολλή αβεβαιότητα.

Η εμφάνιση σχεδόν υπέρυθρων νανοβρογχωμάτων παρέχει μια καλή λύση για την αντιμετώπιση των παραπάνω ελλείψεων. Τα κοντινά υπέρυθρα νανοβράβια έχουν συνήθως εξαιρετικούς συντελεστές οπτικής απορρόφησης, οι οποίοι μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την ευαισθησία της απεικόνισης PA, ακόμη και όταν αντιμετωπίζουν ταυτόχρονα την πρόκληση ισχυρών παρεμβολών στο φόντο Ο συνδυασμός λειτουργικών απταμερών και νανοβροβίων προάγει περαιτέρω τη μη επεμβατική διάγνωση μοριακού επιπέδου. Ωστόσο, η εφαρμογή μη επεμβατικής απεικόνισης ΡΑ στη νόσο AS είναι ακόμη στα σπάργανα.

Εν ολίγοις, η ερευνητική ομάδα πρότεινε μια μη επεμβατική πλατφόρμα απεικόνισης in vivo PA που βασίζεται σε νανομπλόες OPN-Ab / Ti3C2 / ICG για τη διαισθητική διάγνωση ευπαθών πλακών AS. Χρησιμοποιώντας τα νανο-φύλλα Ti3C2 ως νανοφορέα, μαζί με την επικάλυψη PEI, η ομοιοπολική σύνδεση του OPN-Ab και το μεγάλο φορτίο των μορίων ICG πραγματοποιούνται καλά. Η απεικόνιση PA βασισμένη σε ανιχνευτές είναι μια καλή λύση για τον έλεγχο των βασικών συστατικών των πλακών AS σε μοριακό επίπεδο και παρέχει επίσης πολλές ευκαιρίες για περαιτέρω εξερεύνηση της μη επεμβατικής απεικόνισης των βαθιών ιστών (ανθρώπινη καρωτιδική αρτηρία, καρωτιδική αρτηρία και καρωτίδα αρτηρία).