浙大李方园、上海交大凌代舜和浙大高建青《Adv. Mater.》:纳米酶增强的光声探针用于急性肝损伤早期检测和治疗

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光声成像是一种新兴的生物医学成像技术，具有光学成像高分辨率和超声成像高穿透深度的优点，可提供活体深层组织高分辨率的医学影像，在疾病的早期诊断方面具有广阔的应用发展前景。目前大部分的光声造影剂都是基于光热转换这一单一机制，在检测急性肝损伤等疾病的早期微量分子标记物变化时无法很好的满足检测需求。因此，设计开发一种具有高光声转化效率、高灵敏度的光声造影剂对于急性肝损伤等恶性疾病的早期诊断和精准治疗具有重要意义。

近日，浙江大学李方园团队、上海交通大学凌代舜团队、和浙江大学高建青团队联合在Advanced Materials上发表了题为“A ROS-Sensitive Nanozyme-Augmented Photoacoustic Nanoprobe for Early Diagnosis and Therapy of Acute Liver Failure”的研究论文。本论文设计了一种ROS响应的氧化铈纳米酶增强光声造影剂，用于急性肝损伤的早期诊断和治疗。本文首次在传统光热转换光声造影剂中引入具有催化活性的氧化铈纳米酶作为光声信号放大器：氧化铈纳米酶催化分解肝损部位的ROS产生氧气微泡，通过气泡空化效应放大光声成像信号。本论文中基于氧化铈纳米酶的光声造影剂与传统的光热转换光声造影剂相比，具有更高的灵敏度和光声转换效率，有望为用于疾病早期诊断的高效光声造影剂的设计构建提供一种新思路。

图1.基于氧化铈纳米酶的光声造影剂的设计构建及其在急性肝损伤早期诊断和治疗中的应用。

本文要点

1.首先通过组装手段将氧化铈纳米酶（CeNZ）和光热分子酞菁锌（ZnPc）负载于ROS响应两亲性聚合物DSeP，成功制备得到ROS响应的氧化铈纳米酶增强光声造影剂（RSPN）。材料表征实验表明RSPN具有较好的ROS响应性能。

图2. RSPN的结构表征和ROS响应性能考察。

2.体外光声实验结果表明由于RSPN中的氧化铈纳米酶能够催化分解肝损部位的ROS产生氧气微泡，可以通过气泡空化效应进一步放大光声成像信号。与不含纳米酶的造影剂相比，RSPN具有更高的光声成像性能和光声转换效率。

图3.RSPN的纳米酶增强光声成像性能。

3.随后，作者考察了光声造影剂RSPN在急性肝损伤动物模型上的诊断能力。结果显示，与传统基于谷丙转氨酶（ALT）的临床检测手段相比，RSPN可实现对急性肝损伤的早期检测。

图4.RSPN用于急性肝损伤早期检测。

4. 研究团队进一步发现RSPN中负载的氧化铈纳米酶可以调控肝损部位的氧化应激和乏氧微环境，减少肝脏组织坏死，促进肝损部位的修复。上述结果表明，RSPN不仅可以实现急性肝损伤的早期诊断，而且具有较好的纳米催化治疗作用，为ROS相关疾病的早期诊断和治疗提供了一种新的思路。

图5.RSPN在急性肝损伤模型中的治疗效果。

浙江大学李方园教授为论文通讯作者，上海交通大学凌代舜教授和浙江大学高建青教授为论文共同通讯作者，论文共同第一作者为吴海滨博士、博士研究生夏凡和张凌霄博士。

原文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202108348

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