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納米顆粒識別血管斑塊

2014-02-10 14:09 閱讀:1944 來(lái)源:環(huán)球醫學(xué)資訊 作者:孫福慶 責任編輯:云霄飄逸
[導讀] 現行醫療技術(shù)中,醫生只能識別由于血小板聚集而變窄的血管。方法是從手臂、腹股溝或頸部的血管處開(kāi)一個(gè)切口植入導管,從導管注入染色劑,使X射線(xiàn)顯示狹窄部位。

    現行醫療技術(shù)中,醫生只能識別由于血小板聚集而變窄的血管。方法是從手臂、腹股溝或頸部的血管處開(kāi)一個(gè)切口植入導管,從導管注入染色劑,使X射線(xiàn)顯示狹窄部位。日前,由凱斯西儲大學(xué)科學(xué)家率領(lǐng)的一組研究人員開(kāi)發(fā)了一種多功能納米顆粒,能使磁共振成像(MRI)定位動(dòng)脈粥樣硬化引起的血管斑塊。此項技術(shù)向無(wú)創(chuàng )性識別不穩定斑塊(引發(fā)心臟病和卒中的原因)和及時(shí)治療邁進(jìn)了一步。

    2月6日,凱斯西儲大學(xué)的研究人員在《Nano Letters》在線(xiàn)發(fā)表了他們的研究:一種由通常存在于煙草中的桿狀病毒構建而成的納米顆粒,攜帶微量的染色劑可以更有效地定位并顯像動(dòng)脈血管中的斑塊。更重要的是,研究顯示,這種特制的納米顆粒可停留在斑塊生物標記物上。這樣,經(jīng)程序性處理后的顆粒將可能識別不穩定斑塊,而單獨非靶向的染色劑卻無(wú)法做到這一點(diǎn)。

    凱斯西儲大學(xué)生物醫學(xué)工程助理教授Nicole F. Steinmetz表示:“從一個(gè)化學(xué)家的角度來(lái)看,制作非球狀的納米顆粒依然很有挑戰性,但是非球狀材料對醫學(xué)應用非常有益。自然是走在我們前面的,我們正在收獲大自然的方法,將其施用于醫學(xué)。”

    桿狀納米顆粒由煙草花葉病毒制成,是感染植物細胞的微小的管狀有機體,但不會(huì )感染非植物。

    Steinmetz(生物工程植物病毒專(zhuān)家)和Xin Yu(生物醫學(xué)工程教授,專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)MRI技術(shù)以研究心血管疾病)一起,發(fā)明了一個(gè)裝置可以運輸和集中斑塊上的成像劑。

    和球狀納米顆粒相比,細長(cháng)的納米顆粒離開(kāi)中心血流,貼向血管壁的可能性更高。研究人員表示,細長(cháng)形狀將更能穩定地吸附到斑塊上。病毒表面在經(jīng)修改后攜帶有易于刺入斑塊處的氨基酸短鏈,即肽鏈。其表面還可以進(jìn)一步改良,攜帶用于光學(xué)掃描的近紅外線(xiàn)染色劑和作為MRI對比劑的釓離子(和有機分子結合,減少金屬毒性)。便于光學(xué)掃描和MRI成像。

    通過(guò)納米顆粒表面加載釓離子而非注射,使其在血流中自由流動(dòng),可以增加弛緩率(或稱(chēng)為提高與健康組織之間的對比度)達四個(gè)數量級以上。Steinmetz指出:“注射入血的弛緩率為5,納米顆粒的弛緩率為35000.”研究人員解釋?zhuān)@是因為納米棒攜帶2000個(gè)對比劑分子,將其集中在斑塊上。此外,將對比劑附著(zhù)在納米顆粒支架上降低了其分子的被清除速率,產(chǎn)生附加的弛緩率。

    由于對比劑直接傳送到斑塊使視圖更清晰,對比劑的使用可以比常規方法用量減少400倍。大多數已開(kāi)發(fā)的可攜帶對比劑的納米顆粒都是基于合成材料,有些可能會(huì )留存在人體內一段時(shí)間不能清除。而基于煙草病毒的納米顆粒則具有優(yōu)勢,即,該煙草病毒由蛋白制成,人體有足夠的能力快速將其清除趕緊。

    Steinmetz和Yu的下一步研究希望對納米顆粒蛋白分子進(jìn)行修剪,以便可以向醫生展示哪些斑塊是穩定而無(wú)需治療的,哪些則是脆弱不穩定而需要治療的。為此,必須首先找到穩定與脆弱斑塊的不同生物標記物,將納米顆粒覆蓋上不同的肽和對比劑,從而使MRI能夠加以辨別。

    Yu說(shuō):“我們對不穩定斑塊的了解還不夠全面,然而,一旦我們能夠判斷脆弱斑塊和穩定斑塊,將帶來(lái)診斷模式和預后的重大轉變。”


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