วัสดุขั้นสูง: เทคโนโลยีใหม่สำหรับการตรวจสอบโล่ atherosclerotic ที่มีช่องโหว่

โรคหัวใจและหลอดเลือด (CVD) เป็นหนึ่งในภัยคุกคามที่ร้ายแรงที่สุดต่อสุขภาพของมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศของฉันการเจ็บป่วยและการเสียชีวิตที่เกิดจากโรคหัวใจและหลอดเลือดยังคงเพิ่มสูงขึ้น Atherosclerosis (AS) เป็นสาเหตุทางพยาธิวิทยาหลักของโรคหัวใจและหลอดเลือด การตอบสนองต่อการอักเสบดำเนินไปในทุกขั้นตอนของ AS ตั้งแต่การสร้างริ้วไขมันในหลอดเลือดไปจนถึงการก่อตัวของ AS และแม้แต่การแตกของโล่ ในขณะเดียวกันแมคโครฟาจก็มีบทบาทสำคัญในกระบวนการดูดซับไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำที่ถูกออกซิไดซ์เข้าสู่เซลล์โฟม ในขณะเดียวกันก็ปล่อยปัจจัยการอักเสบจำนวนมากและสร้างโล่ AS ที่ไม่เสถียร การศึกษาทางคลินิกพบว่าเซลล์โฟมที่อุดมไปด้วย AS plaques นั้นง่ายต่อการแตกและสร้าง thrombi ซึ่งนำไปสู่ภาวะแทรกซ้อนที่ร้ายแรงเช่นกล้ามเนื้อหัวใจตายและโรคหลอดเลือดสมอง ดังนั้นการระบุเซลล์โฟมอย่างมีประสิทธิภาพและการแยกแยะ AS Plaque ที่มีช่องโหว่จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการป้องกันและรักษาโรคหัวใจและหลอดเลือดในทางคลินิก

จากสิ่งนี้ศาสตราจารย์เจิ้งเล่อหมินจากสถาบันวิทยาศาสตร์หัวใจและหลอดเลือดแห่งศูนย์วิทยาศาสตร์สุขภาพมหาวิทยาลัยปักกิ่งและห้องปฏิบัติการหลักของวิทยาศาสตร์หัวใจและหลอดเลือดระดับโมเลกุลได้นำทีมใช้นาโนคอมโพสิต Ti3C2 / ICG เป็นนาโนโพรบ PA เพื่อพัฒนาแพลตฟอร์มการถ่ายภาพ PA แบบไม่รุกรานซึ่ง ประสบความสำเร็จในการรับรู้การถ่ายภาพภายในช่องคลอดโดยตรงของโล่ AS ที่มีช่องโหว่ ผลการวิจัยมีชื่อว่า" A Non-InvASive Nanoprobe for In Vivo Photoacoustic Imaging of Vulnerable Atherosclerotic Plaque" และเผยแพร่ทางออนไลน์ใน" Advanced Materials" นิตยสาร.

ทั้งแผ่นนาโน Ti3C2 และ ICG มีประสิทธิภาพการถ่ายภาพ PA ที่ยอดเยี่ยม ยิ่งไปกว่านั้นแผ่นนาโน Ti3C2 ยังมีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่และสามารถใช้เป็นตัวพานาโนที่เต็มไปด้วยโมเลกุลของ ICG ได้หลายชนิดดังนั้นแผ่นนาโน Ti3C2 / ICG สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของ PA ได้อย่างมีนัยสำคัญ เพื่อที่จะทำการจดจำโล่ที่มีช่องโหว่ได้ดีมากสายตาของมนุษย์จึงเลือก osteopontin (OPN) ที่แสดงออกมากเกินไปในเซลล์โฟมของ AS plaques เป็นเป้าหมาย ด้วยการดัดแปลงแอนติบอดีต่อต้าน OPN (OPN Ab) เสื้อคลุมนาโน OPN Ab / Ti3C2 / ICG ที่เกิดขึ้นสามารถจดจำเซลล์โฟมและเนื้อเยื่อคราบจุลินทรีย์ที่มีช่องโหว่ได้โดยเฉพาะ หลังจากฉีดเข้าเส้นเลือดดำในหนูรุ่น AS แล้วเสื้อคลุมนาโน OPN-Ab / Ti3C2 / ICG แสดงให้เห็นการถ่ายภาพ PA ที่ดีขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งบนหลอดเลือดแดงที่มีคราบจุลินทรีย์ที่เปราะบาง

นักวิจัยยังพบว่าเซลล์แมคโครฟาจและเซลล์โฟมที่ไม่ผ่านการบำบัดใด ๆ จะไม่แสดงการเรืองแสงสีแดง เนื่องจากไม่มีการปรับเปลี่ยน OPN-Ab แม้ว่าเสื้อคลุมนาโน Ti3C2 / ICG จะถูกบ่มด้วยเซลล์โฟมที่แสดงออกถึง OPN มากเกินไป แต่ความสัมพันธ์ที่ไม่เฉพาะเจาะจงของมันก็อ่อนแอมาก เนื่องจากการแสดงออกของ OPN ของเซลล์โฟมนั้นสูงกว่ามาโครฟาจอย่างมีนัยสำคัญจึงคาดว่าเซลล์โฟมที่บ่มด้วยนาโน OPN Ab / Ti3C2 / ICG จะช่วยเพิ่มการเรืองแสงสีแดงได้อย่างมีนัยสำคัญในขณะที่แมคโครฟาจที่ได้รับการรักษาด้วยสัญญาณเรืองแสงเช่นเดียวกัน ค่อนข้างอ่อนแอ

อัลตราซาวนด์ภายในหลอดเลือด (IVUS), การถ่ายภาพรังสีเอกซ์, การตรวจเอกซเรย์เชื่อมโยงแสงและการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MR) เป็นวิธีการที่ใช้กันมากที่สุดในการวินิจฉัยทางคลินิกของ AS การใช้เทคนิคเหล่านี้สามารถสังเกตลักษณะทางสัณฐานวิทยาโดยละเอียดของ AS plaques วิเคราะห์ความสามารถในการละลายของแผ่นโลหะและวัดความหนาของ intima-media อย่างไรก็ตามความไวของมันค่อนข้างต่ำและเป็นการยากที่จะคัดกรองส่วนประกอบสำคัญของโล่ AS ซึ่งก่อให้เกิดความท้าทายอย่างมากในการระบุโล่ที่มีช่องโหว่ของ AS การถ่ายภาพด้วยโฟโตอะคูสติกเป็นวิธีการตรวจวินิจฉัยทางชีวการแพทย์รูปแบบใหม่ที่รวมความไวแสงสูงของการถ่ายภาพด้วยแสงและความลึกของการเจาะที่ค่อนข้างสูงของการถ่ายภาพอัลตราซาวนด์โดยมีความละเอียดเชิงพื้นที่สูงและความเปรียบต่างของเนื้อเยื่อ ตัวอย่างเช่นการใช้แหล่งที่มาภายในการเปรียบเทียบฮีโมโกลบิน (PA) หรือลิพิดภายนอก (PA) สามารถช่วยแยกความแตกต่างของฮีโมโกลบิน (PA) ในเนื้อเยื่อบางชนิดจากเนื้อเยื่อปกติวัสดุนาโนและโมเลกุลสีย้อมอินทรีย์ที่มีการดูดซับใกล้อินฟราเรดทั่วไป ในการศึกษาก่อนหน้านี้การถ่ายภาพ PA ของ AS ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การถ่ายภาพ PA ภายในหลอดเลือดด้วยความช่วยเหลือของสายสวนอัลตร้าซาวด์ภายในหลอดเลือดเชิงพาณิชย์หรือโล่ AS อย่างไรก็ตามการศึกษาในหลอดทดลองบริสุทธิ์ไม่สามารถพิสูจน์ได้อย่างเต็มที่ถึงความเป็นไปได้ของการถ่ายภาพ PA ในสภาพแวดล้อมของเนื้อเยื่อที่มีเลือดและมีความซับซ้อนมากขึ้น ในการถ่ายภาพ PA ภายในหลอดเลือดเป็นวิธีการวินิจฉัยแบบรุกรานซึ่งทำให้ง่ายต่อการระบุเนื้อเยื่อที่มีชีวิตโดยตรง คราบจุลินทรีย์ที่เสียหายนำมาซึ่งความไม่แน่นอนมากมาย

การเกิดขึ้นของนาโนโพรบใกล้อินฟราเรดเป็นทางออกที่ดีสำหรับการเอาชนะข้อบกพร่องข้างต้น โดยปกติแล้วเสื้อนาโนอินฟราเรดใกล้จะมีค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงที่ดีเยี่ยมซึ่งสามารถปรับปรุงความไวของการถ่ายภาพ PA ได้อย่างมากแม้ว่าจะเผชิญกับความท้าทายของการรบกวนพื้นหลังที่รุนแรงในเวลาเดียวกัน การรวมกันของ aptamers ที่ใช้งานได้และ nanoprobes ช่วยส่งเสริมการวินิจฉัยแบบไม่รุกรานในระดับโมเลกุล อย่างไรก็ตามการใช้การถ่ายภาพ PA แบบไม่รุกรานในโรค AS ยังอยู่ในช่วงวัยเด็ก

ในระยะสั้นทีมวิจัยได้เสนอแพลตฟอร์มการถ่ายภาพ PA แบบไม่รุกรานในร่างกายโดยใช้นาโนโพรบ OPN-Ab / Ti3C2 / ICG สำหรับการวินิจฉัยโรค AS ที่มีช่องโหว่ ด้วยการใช้แผ่นนาโน Ti3C2 เป็นตัวจับนาโนร่วมกับการเคลือบ PEI ทำให้เกิดพันธะโควาเลนต์ของ OPN-Ab และโมเลกุล ICG จำนวนมาก การถ่ายภาพ PA โดยใช้โพรบเป็นวิธีที่ดีในการคัดกรองส่วนประกอบสำคัญของ AS plaques ในระดับโมเลกุลและยังมีโอกาสมากมายสำหรับการสำรวจเพิ่มเติมเกี่ยวกับการถ่ายภาพเนื้อเยื่อส่วนลึกที่ไม่รุกราน (หลอดเลือดแดงของมนุษย์หลอดเลือดแดงในหลอดเลือดแดงและหลอดเลือดแดงในหลอดเลือดแดง) หลอดเลือดแดง).