Materiale avansate: tehnologie nouă pentru inspecția plăcilor aterosclerotice vulnerabile

Boala cardiovasculară (BCV) este una dintre cele mai grave amenințări la adresa sănătății umane. Mai ales în țara mea, morbiditatea și mortalitatea cauzată de bolile cardiovasculare sunt încă în creștere. Ateroscleroza (SA) este principala cauză patologică a bolilor cardiovasculare. Răspunsul inflamator trece prin toate etapele AS, de la generarea dungi de grăsime arterială până la formarea AS, și chiar la ruperea plăcilor. În același timp, macrofagele joacă un rol cheie în procesul de absorbție a lipoproteinelor oxidate cu densitate mică (oxLDL) în celulele spumante. În același timp, eliberează un număr mare de factori inflamatori și produce plăci AS instabile. Studiile clinice au constatat că celulele de spumă bogate în plăci AS sunt ușor de rupt și formează trombi, ducând la complicații fatale, cum ar fi infarctul miocardic și accidentul vascular cerebral. Prin urmare, identificarea eficientă a celulelor de spumă și distincția plăcilor AS vulnerabile este de o mare importanță pentru prevenirea și tratamentul bolilor cardiovasculare clinice.

Pe baza acestui lucru, profesorul Zheng Lemin de la Institutul de Științe Cardiovasculare din Centrul de Științe ale Sănătății al Universității din Beijing și Laboratorul cheie de știință moleculară cardiovasculară a condus echipa să utilizeze nanocompozite Ti3C2 / ICG ca nanopobe PA pentru a dezvolta o platformă de imagistică PA invazivă, realizat cu succes Imagistica intravitală directă a plăcilor AS vulnerabile. Rezultatele cercetării sunt intitulate&"O nanoprobă neinvazivă pentru imagistica fotoacustică in vivo a plăcii aterosclerotice vulnerabile GG"; și publicat online în" Advanced Materials" revistă.

Atât nanoșele Ti3C2, cât și ICG au performanțe excelente de imagistică PA. Mai mult decât atât, nanofițele Ti3C2 au o suprafață specifică mare și pot fi folosite ca nanopurtori încărcați cu o varietate de molecule ICG, astfel încât nanoprobele Ti3C2 / ICG pot îmbunătăți semnificativ performanța PA. Pentru a efectua o recunoaștere extrem de selectivă a plăcilor vulnerabile, ochiul uman a ales ca țintă osteopontina supra-exprimată (OPN) în celulele de spumă ale plăcilor AS. Prin modificarea anticorpului anti-OPN (OPN Ab), nanoprobă formată OPN Ab / Ti3C2 / ICG poate recunoaște în mod specific celulele de spumă și țesutul vulnerabil al plăcii. După injecția intravenoasă la șoareci model AS, nanoprobul OPN-Ab / Ti3C2 / ICG a arătat imagini PA deosebit de îmbunătățite pe arcada aortică fragilă bogată în plăci.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că macrofagele și celulele de spumă care nu au fost supuse niciunui tratament nu prezintă fluorescență roșie. Din cauza lipsei modificării OPN-Ab, chiar dacă nanoprobă Ti3C2 / ICG este incubată cu celule de spumă care supraexprimă OPN, afinitatea sa nespecifică este foarte slabă. Deoarece expresia OPN a celulelor de spumă este semnificativ mai mare decât cea a macrofagelor, este de așteptat ca celulele de spumă co-incubate cu nanoprobele OPN Ab / Ti3C2 / ICG să aibă o fluorescență roșie îmbunătățită semnificativ, în timp ce macrofagele tratate cu același semnal relativ slab.

Ecografia intravasculară (IVUS), imagistica cu raze X, tomografia cu coerență optică și imagistica prin rezonanță magnetică (MR) sunt metodele cele mai frecvent utilizate pentru diagnosticul clinic al SA. Utilizarea acestor tehnici poate observa bine morfologia detaliată a plăcilor AS, analiza solubilitatea plăcilor și poate măsura grosimea mediului intima. Cu toate acestea, sensibilitatea sa este relativ scăzută și este dificil să se examineze componentele cheie ale plăcilor AS, ceea ce reprezintă o provocare uriașă pentru identificarea plăcilor AS vulnerabile. Imaginea fotoacustică este un nou tip de metodă de diagnostic biomedical care combină sensibilitatea ridicată a imaginii optice și adâncimea de penetrare relativ ridicată a imaginii cu ultrasunete, cu rezoluție spațială ridicată și un contrast bun al țesuturilor. De exemplu, utilizarea surselor interne Compararea hemoglobinei (PA) sau a lipidelor exogene (PA) poate ajuta la distinția hemoglobinei (PA) în anumite țesuturi de țesuturile normale, nanomateriale și molecule de coloranți organici cu adsorbție tipică în infraroșu apropiat. În studiile anterioare, imagistica PA a SA s-a concentrat în principal pe imagistica PA intravasculară cu ajutorul cateterelor cu ultrasunete intravasculare comerciale sau a plăcilor AS. Cu toate acestea, studiile in vitro pure nu pot dovedi pe deplin fezabilitatea imagisticii PA într-un mediu tisular care conține sânge și mai complex. Imagistica PA intravasculară in vivo este o metodă de diagnostic invazivă, care facilitează identificarea directă a țesuturilor vii. Placa deteriorată aduce multă incertitudine.

Apariția nanoprobelor cu infraroșu apropiat oferă o soluție bună pentru depășirea neajunsurilor de mai sus. Nanoprobele cu infraroșu apropiat au de obicei coeficienți optici de absorbție optică, care pot îmbunătăți foarte mult sensibilitatea imaginii PA, chiar și atunci când se confruntă cu provocarea unei interferențe puternice de fundal în același timp. Combinația de aptameri funcționali și nanopobe promovează în continuare diagnosticul neinvaziv la nivel molecular. Cu toate acestea, aplicarea de imagini PA neinvazive în boala AS este încă la început.

Pe scurt, echipa de cercetare a propus o platformă non-invazivă de imagistică PA in vivo bazată pe nanopobe OPN-Ab / Ti3C2 / ICG pentru diagnosticul intuitiv al plăcilor AS vulnerabile. Prin utilizarea nanoșilor Ti3C2 ca nanopurtor, împreună cu stratul de acoperire PEI, se realizează bine legătura covalentă a OPN-Ab și încărcătura mare de molecule ICG. Imagistica PA bazată pe sondă este o soluție bună pentru screening-ul componentelor cheie ale plăcilor AS la nivel molecular și oferă, de asemenea, multe oportunități pentru explorarea ulterioară a imaginii neinvazive a țesuturilor profunde (artera carotidă umană, artera carotidă și carotidă) artera).