Material Canggih: Teknologi baru untuk pemeriksaan plak aterosklerotik yang rentan

Penyakit kardiovaskular (CVD) adalah salah satu ancaman paling serius bagi kesehatan manusia. Apalagi di negara saya, angka kesakitan dan kematian akibat penyakit kardiovaskuler masih terus meningkat. Aterosklerosis (AS) adalah penyebab patologis utama penyakit kardiovaskular. Respon inflamasi berjalan melalui semua tahap AS, dari pembentukan garis lemak arteri hingga pembentukan AS, dan bahkan pecahnya plak. Pada saat yang sama, makrofag memainkan peran kunci dalam proses menyerap lipoprotein densitas rendah teroksidasi (oxLDL) ke dalam sel busa. Pada saat yang sama, ia melepaskan sejumlah besar faktor inflamasi dan menghasilkan plak AS yang tidak stabil. Studi klinis telah menemukan bahwa sel busa yang kaya akan plak AS mudah pecah dan membentuk trombus, yang menyebabkan komplikasi fatal seperti infark miokard dan stroke. Oleh karena itu, mengidentifikasi sel busa secara efektif dan membedakan plak AS yang rentan sangat penting untuk pencegahan dan pengobatan penyakit kardiovaskular klinis.

Berdasarkan hal ini, Profesor Zheng Lemin dari Institut Ilmu Kardiovaskular Pusat Ilmu Kesehatan Universitas Peking dan Laboratorium Kunci Ilmu Kardiovaskular Molekuler memimpin tim untuk menggunakan nanokomposit Ti3C2 / ICG sebagai jubah nano PA untuk mengembangkan platform pencitraan PA non-invasif, yang mana berhasil mewujudkan pencitraan intravital langsung dari plak AS yang rentan. Hasil penelitian berjudul" A Non-InvASive Nanoprobe for In Vivo Photoacoustic Imaging of Vulnerable Atherosclerotic Plaque" dan dipublikasikan secara online di" Advanced Materials" majalah.

Baik nanosheet Ti3C2 dan ICG memiliki kinerja pencitraan PA yang sangat baik. Selain itu, nanosheet Ti3C2 memiliki luas permukaan spesifik yang besar dan dapat digunakan sebagai pembawa nano yang dimuat dengan berbagai molekul ICG, sehingga jubah nano Ti3C2 / ICG dapat meningkatkan kinerja PA secara signifikan. Untuk melakukan pengenalan yang sangat selektif terhadap plak yang rentan, mata manusia memilih osteopontin (OPN) yang diekspresikan secara berlebihan dalam sel busa dari plak AS sebagai target. Melalui modifikasi antibodi anti-OPN (OPN Ab), nanoprobe OPN Ab / Ti3C2 / ICG yang terbentuk dapat secara khusus mengenali sel busa dan jaringan plak yang rentan. Setelah injeksi intravena ke tikus model AS, nanoprobe OPN-Ab / Ti3C2 / ICG menunjukkan pencitraan PA yang sangat ditingkatkan pada lengkung aorta kaya plak yang rapuh.

Para peneliti juga menemukan bahwa makrofag dan sel busa yang belum menjalani pengobatan tidak menunjukkan adanya fluoresensi merah. Karena kurangnya modifikasi OPN-Ab, bahkan jika nanoprobe Ti3C2 / ICG diinkubasi dengan sel busa yang mengekspresikan OPN secara berlebihan, afinitas non-spesifiknya sangat lemah. Karena ekspresi OPN sel busa secara signifikan lebih tinggi daripada makrofag, diharapkan bahwa sel busa yang diinkubasi bersama dengan nanoprobe OPN Ab / Ti3C2 / ICG akan meningkatkan fluoresensi merah secara signifikan, sementara makrofag diperlakukan dengan sinyal yang sama. relatif lemah.

Ultrasonografi intravaskular (IVUS), pencitraan sinar-X, tomografi koherensi optik, dan pencitraan resonansi magnetik (MR) adalah metode yang paling umum digunakan untuk diagnosis klinis AS. Penggunaan teknik ini dapat mengamati detail morfologi plak AS, menganalisis kelarutan plak, dan mengukur ketebalan intima-media. Namun, sensitivitasnya relatif rendah, dan sulit untuk menyaring komponen utama dari plak AS, yang menjadi tantangan besar untuk mengidentifikasi plak AS yang rentan. Pencitraan fotoakustik adalah jenis metode diagnostik biomedis baru yang menggabungkan sensitivitas tinggi pencitraan optik dan kedalaman penetrasi pencitraan ultrasound yang relatif tinggi, dengan resolusi spasial yang tinggi dan kontras jaringan yang baik. Misalnya, menggunakan sumber internal Perbandingan hemoglobin (PA) atau lipid eksogen (PA) dapat membantu membedakan hemoglobin (PA) di jaringan tertentu dari jaringan normal, bahan nano dan molekul pewarna organik dengan adsorpsi inframerah-dekat yang khas. Dalam studi sebelumnya, pencitraan PA dari AS terutama difokuskan pada pencitraan PA intravaskular dengan bantuan kateter USG intravaskular komersial atau plak AS. Namun, studi in vitro murni tidak dapat sepenuhnya membuktikan kelayakan pencitraan PA dalam lingkungan jaringan kompleks yang mengandung darah dan lebih realistis. Pencitraan PA intravaskular in vivo adalah metode diagnostik invasif, yang memudahkan untuk mengidentifikasi jaringan hidup secara langsung. Plakat yang rusak membawa banyak ketidakpastian.

Munculnya jubah nano infra merah dekat memberikan solusi yang baik untuk mengatasi kekurangan di atas. Nanoprobe inframerah-dekat biasanya memiliki koefisien penyerapan optik yang sangat baik, yang dapat sangat meningkatkan sensitivitas pencitraan PA, bahkan ketika menghadapi tantangan gangguan latar belakang yang kuat pada saat yang bersamaan. Kombinasi aptamers fungsional dan jubah nano lebih jauh mempromosikan diagnosis non-invasif tingkat molekuler. Namun, penerapan pencitraan PA non-invasif pada penyakit AS masih dalam tahap awal.

Singkatnya, tim peneliti mengusulkan platform pencitraan PA in vivo non-invasif berdasarkan nanoprobe OPN-Ab / Ti3C2 / ICG untuk diagnosis intuitif dari plak AS yang rentan. Dengan menggunakan nanosheets Ti3C2 sebagai nanocarrier, bersama dengan lapisan PEI, ikatan kovalen OPN-Ab dan beban besar molekul ICG terealisasi dengan baik. Pencitraan PA berbasis probe adalah solusi yang baik untuk menyaring komponen utama plak AS pada tingkat molekuler, dan juga memberikan banyak peluang untuk eksplorasi lebih lanjut pencitraan non-invasif pada jaringan dalam (arteri karotis manusia, arteri karotis, dan karotis). pembuluh darah).