人類重大疾�。ㄈ缧难芗膊�、腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病等）的早期診斷是目前臨床醫(yī)學最具有挑戰(zhàn)性的問題之一，及時高效的診斷可以實現(xiàn)疾病的早發(fā)現(xiàn)、早治療，顯著提高患者的生存率。因此，開發(fā)高效的影像診斷造影劑有望為未來人類重大疾病的根治提供技術保障，是當前國際生物醫(yī)用材料領域的研究熱點和前沿。最近，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員施劍林、步文博與復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院、華山醫(yī)院等密切合作，在生物醫(yī)用稀土功能材料新型納米影像探針的設計、制備與醫(yī)學應用中取得了系列重要研究進展。
以心血管疾病為例，心臟、血管（動脈、靜脈、微血管）相關的急性或慢性疾病，一般都或多或少與動脈硬化有關。然而，目前的臨床醫(yī)學水平還很難對動脈粥樣硬化斑塊實現(xiàn)早期診斷。因此，高性能血池造影劑的研制在動脈粥樣硬化的高效早期診斷中具有潛在的應用前景�；诖�，依據(jù)該研究團隊關于稀土Gd無機影像探針的磁共振影像增強機理的研究（Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 298-307）和“表面Gd離子效應”的設計思想（超小粒徑以增加表面功能Gd離子比例、顯著提高造影性能），他們設計、制備了超小尺寸NaGdF4（約2納米）影像探針，其磁共振造影性能是臨床Gd劑的兩倍，并成功應用于實驗兔血管造影及動脈粥樣硬化斑塊的早期高效診斷；同時由于巧妙的結構設計（探針表面修飾DTPA螯合劑），避免了探針中Gd3+泄露所帶來的潛在生物毒性，并可以通過腎臟高效排出體外，為解決“無機探針難降解、活體內(nèi)滯留所導致的潛在生物毒性”科學難題提供了一個可借鑒的研究思路；同時該工作系統(tǒng)研究了探針活體內(nèi)生物相容性、血液指標等，為納米造影劑的臨床轉(zhuǎn)換醫(yī)學提供了參考。相關研究成果已在線發(fā)表于Adv. Mater., 2014, DOI: 10.1002/adma.201305222。
在腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，腦膠質(zhì)瘤是最為惡性的顱內(nèi)腫瘤，然而由于血腦屏障的存在，腦膠質(zhì)瘤等腦部重大疾病的早期診斷和有效治療均不理想。針對目前影像探針存在著跨越血腦屏障侵害性、效率低、靶向性差以及腦膠質(zhì)瘤成像診斷模式單一等缺點，依據(jù)該研究團隊關于“正負晶格屏蔽效應”的設計思路（Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 4285-4294），他們采用晶格外延生長技術，制備了高性能上轉(zhuǎn)換發(fā)光（UCL）/ 磁共振成像（T1-MRI）雙模式影像探針（NaYF4:Yb/Tm/Gd@NaGdF4）：核殼結構設計不但顯著提高了上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能，同時又高效引入了磁共振（T1-MRI）造影功能，實現(xiàn)了UCL/T1-MRI雙模式成像。進一步在探針表面嫁接具有雙靶向功能的多肽（Angiopep-2），則賦予探針雙靶向功能：即不僅可以靶向腦微血管內(nèi)皮細胞，通過受體介導方式高效跨越血腦屏障，同時可以靶向腦膠質(zhì)瘤（U87MG），定位腫瘤邊界，為部分解決“腦膠質(zhì)瘤術前T1-MRI診斷及術中熒光介導切除”醫(yī)學難題提供了新的思路，具有潛在的重要醫(yī)學臨床應用前景。相關研究成果已發(fā)表于ACS Nano, 2014, 8 (2), 1231–1242。該工作在線發(fā)表后受到相關國際媒體的關注，其中ChemPubSoc Europe （歐洲化學出版協(xié)會）旗下專業(yè)新聞媒體ChemistryViews 以Bimodal Nanoprobes to Image Brain Tumors 為題對該工作進行了專題報道。
上述研究成果得到了國家自然科學基金、上海市啟明星跟蹤計劃、上海市“科技創(chuàng)新行動計劃”納米科技專項和上海市人才發(fā)展資金的支持。
《先進材料》期刊中的題圖
ACS Nano 期刊中的題圖
