Nano Res.[生物]│穆婧、陈小元：活体生物正交型稀土掺杂纳米颗粒利用细胞外囊泡介导的靶向以改善NIR-II肿瘤成像

背景介绍

光学生物成像在许多生物医学领域发挥着至关重要的作用，包括疾病的早期诊断、疾病发展的监测以及治疗效果和预后的评估。相比于传统的光学成像波段，位于1000-1700 nm的“生物组织透明窗口”(又称NIR-II窗口)因其低散射，高信噪比而被认为是理想的生物成像。稀土掺杂纳米粒子(RENPs)具有紫外到NIR-II的宽范围荧光发射，是一种有前途的NIR-II生物成像光学探针。但对于RENPs，仅通过增强渗透性和保留率(EPR)效应获取的肿瘤积累和保留率均较低，严重影响肿瘤区域的可视化。为了提高肿瘤靶向能力，研究者们已设计多种生物配体如叶酸、核酸、抗体、肽等修饰RENPs表面，靶向肿瘤细胞表达的天然受体，然而，生物受体在肿瘤细胞上的表达有限，肿瘤组织的异质性以及受体与配体的结合效率低，阻碍了这些策略的广泛应用。

成果简介

本文提出了一种肿瘤来源的细胞外囊泡(EVs)介导的靶向方法，利用生物正交策略，对具有高亮NIR-II（1525 nm）发光的三层结构稀土掺杂下转换纳米颗粒(DCNPs)的体内标记，从而改善肿瘤部位的NIR-II成像。在该策略中，利用叠氮糖代谢工程化的EVs与炔基修饰的DCNPs可通过无铜点击化学在体内高效正交结合。此外，与单独使用DCNPs的被动靶向(1.1% ID/g)相比，利用肿瘤源性EVs的同源靶向特性，DCNPs+EVs组在皮下结直肠癌模型中获得了显著的肿瘤积累改善(6.5% ID/g)。重要的是，这种生物正交标记显著增加了NIR-II发光信号，并延长了在肿瘤部位的滞留时间。我们的工作展示了EVs介导的生物正交法在NIR-II光学探针体内标记方面的巨大潜力，这为肿瘤特异性成像和靶向治疗提供了一个强大的工具。

图文导读

图1：稀土掺杂纳米颗粒用于改进NIR-II肿瘤靶向成像的体内生物正交标记示意图。

图2：不同Yb³⁺掺杂浓度的core@shell@shell三层结构纳米粒子的表征。

图3：细胞水平的生物正交点击化学。

图4：活体肿瘤靶向成像。

作者简介

穆婧，北京大学深圳医院特聘研究员，硕士生导师，入选深圳市海外高层次B类人才。2012年毕业于南开大学化学学院，2017年获新加坡南洋理工大学博士学位。，随后在美国国立卫生研究院从事博士后研究。主要研究方向为分子探针设计、光学成像与纳米医学。迄今在Nat. Commun., Chem. Soc. Rev.，Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano, Small等国际学术期刊发表 SCI 论文 30余篇。担任SmartMat、NanoTransMed等期刊编委，主持国家自然科学基金、深圳市知识创新计划等科研项目。

陈小元，新加坡国立大学杨潞龄医学院/工程学院终身Nasrat Muzayyin讲席教授，纳米医学转化研究项目的主任，国立大学医学院临床影像研究中心的研究主任。科研方向主要涉及体外诊断，体内成像，基因/药物的纳米载体，以及诊疗一体化，已发表900多篇论文和多篇论著(总引用次数>105,000, H-index:168)。在Nat.Nanotechnol；Nat.Rev.Mater；Nat. Rev.Clin.Oncol; Nat.Biomed.Eng.; Nat.Commun.等顶级杂志发表大量研究成果。陈教授是Theranostics杂志(2020 IF=11.556)的创刊主编，获ACS Bioconjugate Chemistry Lecturer Award, AIMBE Fellow, SNMMI Fellow等多个荣誉。

文章信息

Li H, Zhong Y, Wang S, et al. In vivo bioorthogonal labeling of rare-earth doped nanoparticles for improved NIR-II tumor imaging by extracellular vesicle-mediated targeting. Nano Research, https://doi.org/10.1007/s12274-022-5033-8.

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