多功能19F磁共振成像探针取得进展

发布日期:2020-02-27     浏览次数:次   

我院高锦豪教授课题组在多功能19F磁共振成像探针研究方面取得进展,相关成果以“A Fluorinated Ionic Liquid-Based Activatable 19F MRI Platform Detects Biological Targets”为题发表于Cell出版社旗下的Chem期刊 (DOI: 10.1016/j.chempr.2020.01.023)

磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)具有无电离辐射、非介入性、组织高分辨和断层扫描等特点,在临床医学诊断中占据不可或缺的地位。目前的MRI主要是对氢原子核(1H)的成像,即 1H-MRI。由于活体中含有大量水分子(总质量占比6580%)1H-MRI受到信噪比、对比度和伪影等问题的困扰。19F-MRI是从根本上解决1H-MRI背景问题的有效途径。目前的19F-MRI研究主要使用全氟化碳(Perfluorocarbons)或三氟甲基化合物作为氟源,然而非极性全氟化碳和三氟甲基限制了其应用范围,亟需开发水溶性氟源。一些含氟阴离子,如四氟硼酸(BF4和三氟甲磺酸OTf,虽然具有水溶性好、氟元素浓度高且同化学位移的优点,然而其化学惰性不易修饰,使其在19F-MRI研究中鲜有报道。

 

近日,高锦豪教授课题组发展了一种基于含氟离子液体的19F-MRI探针,通过模块化设计对多种生物特征目标物的实现响应成像。他们将中空介孔二氧化硅纳米颗粒(HMS)分散于熔融态离子液体中,离子液体装载入HMS的空腔并原位包裹响应聚合物。该策略巧妙地选择具有合适熔点的离子液体,通过液固两相转化,使离子液体既作为负载物也作为溶剂,实现了高负载率和稳定性。更为重要的是,被负载在探针中的离子液体,由于分子运动受限,表现出明显的横向弛豫增强效应,横向弛豫时间(T2)由自由状态的4.5 秒缩短到负载状态的0.1 秒,导致19F磁共振信号强度大幅下降,19F磁共振信号处于的状态。当探针处于特定环境(生物特征目标物,如病理特征分子基质金属蛋白酶MMP等)时,聚合物包裹层降解,所负载的离子液体释放到溶液中,T2恢复, 19F磁共振信号处于的状态。这种 -响应的多功能19F磁共振探针实现了活体水平生命体系多种特征分子的原位实时灵敏的19F磁共振成像与可视化,为19F-MRI的发展开拓了新方向。

该研究工作是在高锦豪教授指导下完成的。朱祥龙博士(我院2016届博士,现任职信阳师范学院)为第一作者,厦门大学和信阳师范学院老师和学生参与了该工作。该研究工作得到国家自然科学基金等项目的资助。

 

论文链接:https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(20)30047-4

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