【肿瘤探针】磁共振 AND 荧光，双模态无创鉴别肿瘤良恶性 | NSR

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近日，上海交通大学凌代舜教授和浙江大学李方园教授团队设计合成了一种用于实时无创肿瘤良恶性诊断的钾离子特异性荧光/磁共振双模态影像探针，探针所提供的的磁共振和荧光信号构成级联AND逻辑门，可对肿瘤实时成像，并鉴别良恶性。与传统影像学方法相比，该方法可降低假阳性或假阴性概率；与穿刺活检相比，该方法无需造成创伤。

钾离子特异性荧光/磁共振双模态影像探针，用于非侵入性活体肿瘤成像和肿瘤良恶性实时鉴别。 

如下图所示，这种钾离子特异性荧光/磁共振双模态影像探针（KDMN）的合成方法为：①在氧化铁@介孔硅纳米粒子的孔道内载入钾离子指示剂APG；②利用配体表界面自组装技术，在纳米粒子表面形成钾离子选择性滤膜，允许钾离子选择性进入。

（a）钾离子特异性荧光/磁共振双模态影像探针的合成路线；（b）DMN的TEM图像；（c）KDMN的TEM图像；（d）KDMN的STEM图像。

给药后，该探针可提供磁共振成像（MRI）和荧光成像（FI）两种信号。如下图所示，这两种信号可作为AND逻辑门的两个输入信号，指示肿瘤的位置及良恶性：MRI阳性信号指示肿瘤存在；FI信号指示肿瘤良恶性。

MRI和FI双信号构成级联AND逻辑门，指示肿瘤良恶性 

其指示原理为：

• MRI阳性信号指示肿瘤存在。该探针展现出优异的T2加权磁共振成像效果，全身给药后聚集于肿瘤部位，通过MRI，可在肿瘤部位观察到显著增强的MRI信号，获得肿瘤空间位置和形态结构等信息。

• FI信号指示肿瘤良恶性。恶性肿瘤细胞凋亡或坏死后，细胞内高浓度钾离子释放到细胞外液中，使组织间液钾离子浓度显著高于良性组织。在恶性肿瘤组织中，该探针表面的滤膜能够选择性捕获钾离子，进而激活其内部离子指示剂APG发出荧光信号，在荧光成像中被捕捉到。而在钾离子浓度较低的良性肿瘤中，则看不到明显增强的FI信号。

该探针对小鼠体内良恶性肿瘤的实时无创检测结果。左侧图为恶性肿瘤，可见MRI、FI信号均有增强；右侧为良性肿瘤，可见MRI信号增强，而FI信号无明显增强。

总之，该研究发展了通过影像学手段鉴别肿瘤良恶性的新技术，为高性能多模态影像探针的研发提供了设计思路，对肿瘤、神经系统疾病等离子相关疾病的诊断具有重要意义。这一成果近期发表于《国家科学评论》（National Science Review, NSR）上，浙江大学博士研究生王绮玥为第一作者，上海交通大学凌代舜教授与浙江大学李方园教授为通讯作者。

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