Matériaux avancés: nouvelle technologie pour l'inspection des plaques athéroscléreuses vulnérables

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont l'une des menaces les plus graves pour la santé humaine. Surtout dans mon pays, la morbidité et la mortalité causées par les maladies cardiovasculaires continuent d'augmenter. L'athérosclérose (SA) est la principale cause pathologique des maladies cardiovasculaires. La réponse inflammatoire traverse tous les stades de la SA, de la génération de stries graisseuses artérielles à la formation de la SA, et même la rupture des plaques. Dans le même temps, les macrophages Il joue un rôle clé dans le processus d'absorption des lipoprotéines oxydées de basse densité (oxLDL) dans les cellules de mousse. En même temps, il libère un grand nombre de facteurs inflammatoires et produit des plaques AS instables. Des études cliniques ont montré que les cellules spumeuses riches en plaques de SA sont faciles à rompre et à former des thrombus, entraînant des complications mortelles telles qu'un infarctus du myocarde et un accident vasculaire cérébral. Par conséquent, l'identification efficace des cellules de mousse et la distinction des plaques AS vulnérables sont d'une grande importance pour la prévention et le traitement des maladies cardiovasculaires cliniques.

Sur cette base, le professeur Zheng Lemin de l'Institute of Cardiovascular Science of Peking University Health Science Center et du Key Laboratory of Molecular Cardiovascular Science a conduit l'équipe à utiliser les nanocomposites Ti3C2 / ICG comme nanosondes PA pour développer une plate-forme d'imagerie PA non invasive, qui Réalisation réussie de l'imagerie intravitale directe de plaques AS vulnérables. Les résultats de la recherche sont intitulés&«Une nanosonde non invASive pour l'imagerie photoacoustique in vivo de la plaque athérosclérotique vulnérable GG»; et publié en ligne dans le" Advanced Materials" magazine.

Les nanofeuillets Ti3C2 et ICG ont d'excellentes performances d'imagerie PA. De plus, les nanofeuilles de Ti3C2 ont une grande surface spécifique et peuvent être utilisées comme nanotransporteurs chargés avec une variété de molécules ICG, de sorte que les nanosondes Ti3C2 / ICG peuvent améliorer considérablement les performances de PA. Afin d'effectuer une reconnaissance hautement sélective des plaques vulnérables, l'œil humain a choisi l'ostéopontine surexprimée (OPN) dans les cellules spumeuses des plaques AS comme cible. Grâce à la modification de l'anticorps anti-OPN (OPN Ab), la nanosonde OPN Ab / Ti3C2 / ICG formée peut reconnaître spécifiquement les cellules de mousse et les tissus vulnérables de la plaque. Après injection intraveineuse dans des souris modèles AS, la nanosonde OPN-Ab / Ti3C2 / ICG a montré une imagerie PA particulièrement améliorée sur l'arc aortique fragile riche en plaques.

Les chercheurs ont également constaté que les macrophages et les cellules spumeuses n'ayant subi aucun traitement ne présentaient aucune fluorescence rouge. En raison de l'absence de modification OPN-Ab, même si la nanosonde Ti3C2 / ICG est incubée avec des cellules de mousse surexprimant OPN, son affinité non spécifique est très faible. Étant donné que l'expression OPN des cellules spumeuses est significativement plus élevée que celle des macrophages, on s'attend à ce que les cellules spumeuses co-incubées avec des nanosondes OPN Ab / Ti3C2 / ICG aient une fluorescence rouge significativement améliorée, tandis que les macrophages traités avec le même relativement faible.

L'échographie intravasculaire (IVUS), l'imagerie par rayons X, la tomographie par cohérence optique et l'imagerie par résonance magnétique (RM) sont les méthodes les plus couramment utilisées pour le diagnostic clinique de la SA. L'utilisation de ces techniques permet d'observer la morphologie détaillée des plaques AS, d'analyser la solubilité des plaques et de mesurer l'épaisseur de l'intima-média. Cependant, sa sensibilité est relativement faible et il est difficile de cribler les composants clés des plaques AS, ce qui pose un énorme défi pour l'identification des plaques vulnérables AS. L'imagerie photoacoustique est un nouveau type de méthode de diagnostic biomédical qui combine la haute sensibilité de l'imagerie optique et la profondeur de pénétration relativement élevée de l'imagerie par ultrasons, avec une résolution spatiale élevée et un bon contraste tissulaire. Par exemple, en utilisant des sources internes La comparaison de l'hémoglobine (PA) ou des lipides exogènes (PA) peut aider à distinguer l'hémoglobine (PA) dans certains tissus des tissus normaux, des nanomatériaux et des molécules de colorant organique avec une adsorption typique dans le proche infrarouge. Dans des études précédentes, l'imagerie PA de la SA était principalement axée sur l'imagerie PA intravasculaire à l'aide de cathéters à ultrasons intravasculaires commerciaux ou de plaques AS. Cependant, des études in vitro pures ne peuvent pas prouver pleinement la faisabilité de l'imagerie PA dans un environnement tissulaire plus réaliste et complexe contenant du sang. L'imagerie PA intravasculaire in vivo est une méthode de diagnostic invasive, qui facilite l'identification directe des tissus vivants. Une plaque endommagée apporte beaucoup d'incertitude.

L'émergence des nanosondes dans le proche infrarouge offre une bonne solution pour surmonter les lacunes ci-dessus. Les nanosondes dans le proche infrarouge ont généralement d'excellents coefficients d'absorption optique, ce qui peut grandement améliorer la sensibilité de l'imagerie PA, même face au défi des fortes interférences de fond en même temps. La combinaison d'aptamères fonctionnels et de nanosondes favorise en outre le diagnostic non invasif au niveau moléculaire. Cependant, l'application de l'imagerie PA non invasive à la SA en est encore à ses balbutiements.

En bref, l'équipe de recherche a proposé une plateforme d'imagerie PA in vivo non invasive basée sur des nanosondes OPN-Ab / Ti3C2 / ICG pour le diagnostic intuitif des plaques AS vulnérables. En utilisant des nanofeuilles de Ti3C2 comme nanocarrier, ainsi que le revêtement PEI, la liaison covalente de OPN-Ab et la grande charge de molécules ICG sont bien réalisées. L'imagerie PA basée sur des sondes est une bonne solution pour cribler les composants clés des plaques AS au niveau moléculaire, et elle offre également de nombreuses opportunités pour une exploration plus approfondie de l'imagerie non invasive des tissus profonds (artère carotide humaine, artère carotide et carotide artère).