宋国胜/饶江宏合作开发应用于全身可视化活体成像的新型磁性粒子探针

来源：BioArt

原标题：Nat Biomed Eng：宋国胜/饶江宏合作开发应用于全身可视化活体成像的新型磁性粒子探针

生物医学影像技术包括超声成像、磁共振成像（MRI）、CT、核素成像、近红外I-II区荧光成像、光声成像等，他们在各种疾病的诊断、筛查、治疗效果评价等方面发挥着越来越重要的作用。然而这些生物医学影像技术都存在各自的优势和不足。目前在临床上，磁共振成像（MRI）是重要的生物医学影像诊断技术。MRI成像具有足够探测到足够深的组织部分，可对人体进行全身扫描，在疾病的早期诊断、药物筛选、治疗效果评价等方面发挥着越来越重要的作用。但是将MRI应用于重要生物学事件评价，依然受限于其较低的灵敏度（µm-mM）。

磁性粒子成像（MPI）是一种新型生物医学影像技术。与传统的MRI不同是，MPI是通过直接探测磁性粒子在磁场中的响应性变化，实现对磁性粒子空间分布的直接成像。目前，MPI的关键瓶颈在于缺乏有效MPI造影剂。如果直接将MRI的造影剂用于MPI，通常会产生较弱的MPI信号或者无MPI信号。原本适用于MRI的影响规律，也并不完全适用于MPI。这就要求人们继续发展适用于MPI的成像规律和开发高效MPI的造影剂。 

2020年2月3日，湖南大学宋国胜教授与美国斯坦福大学饶江宏教授合作在Nature Biomedical Engineering杂志上发表文章Carbon-coated FeCo nanoparticles as sensitive magnetic-particle-imagingtracers with photothermal and magnetothermal properties”，在全身可视化活体成像新技术方面取得最新研究成果。

通过系统的研究，研究人员获得了影响MPI成像信号的作用规律和关键原理，开发了新型磁性粒子探针（FeCo合金粒子），并首次将于应用于磁性粒子成像（MPI）。MPI是直接探测磁性粒子在磁场中的响应性变化，相对于MRI检测水质子的弛豫率的信号来说，FeCo磁性粒子在MPI中产生的磁化率是水质子在MRI中的百万倍。使得可以看得清极低含量的造影剂（5 ng），其灵敏度远高于MRI。这意味着，进行未来人体成像时，可以使用更小的剂量的造影剂，可避免高剂量造影剂引起的肾和肝的损伤。由于磁性信号的高穿透性，我们可以真正的“看的见”磁性探针在全身的各处的分布，其产生的成像信号不会受到组织影响的而衰减。由于人体中本身没有磁性粒子的，所以磁性造影剂产生的信号，不会受到其他组分的干扰（比如占人体70%的水）。由于部分磁性粒子（氧化铁）已经被FDA批准用于人体，因此该成像技术具有非常的临床应用前景。通过上述高性能的磁性造影剂，可以清楚的看见“小尺寸肿瘤”，“原位乳腺癌”“深度脑胶质瘤”。 

这项技术可为肿瘤早期诊断和、癌细胞示踪、脑中风、药物输送治疗、肺部灌注成像、胃肠出血、神经退行性疾病、磁热治疗等的研究，提供了能够在活体精准测量的有力工具。 

宋国胜教授的主页：

http://grjl.hnu.edu.cn/cc?code=3A9DA10AEC03E9909BE4A4A5624CF1A9

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41551-019-0506-0

参考文献

1. Song*, Rao* et al. Carbon-coated FeCo nanoparticlesas sensitive magnetic-particle-imaging tracers with photothermal andmagnetothermal properties. Nat. Biomed. Eng. 2020, DOI,10.1038/s41551-019-0506-0, https://www.nature.com/articles/s41551-019-0506-0

2. A Magneto-Optical Nanoplatform for MultimodalityImaging of Tumors in Mice. ACS Nano 2019, 13, 7750.

3. Janus Iron Oxides @ Semiconducting PolymerNanoparticle Tracer for Cell Tracking by Magnetic Particle Imaging. Nano Lett.2018, 18, 182