同济大学张兵波《Biomaterials》：白蛋白批量限域仿生制备高性能 T1 型铁基量子点用于肿瘤多模诊疗研究

来源：Biomaterials

Schematic illustration of albumin-constrained biomimetic synthesis of ultrasmall-sized FeS@BSA QDs for in vivo T1-weighted MR imaging and phototheranostics of tumors.

磁共振造影剂在临床诊断中起到至关重要的作用。T1型铁基磁共振造影剂因相比钆剂具有更好的生物安全性越来越受到各国临床和研究人员的广泛关注。而该类造影剂的制备及功能开发一直是本领域的研究热点和难点。

基于本课题组的前期研究基础，本研究创新性地利用白蛋白仿生合成策略，在生理环境下，蛋白活性氨基酸残基通过对铁离子的亲和配位，在蛋白三维结构的限域作用下，原位合成超小尺寸的FeS量子点。整个制备过程具有绿色、简洁和高效的特点，且合成可规模化放大至10 L或更多。所制备的铁基探针呈超小尺寸（~3 nm）和表面蛋白覆盖，获得优异的分散性、极低的磁化强度，使其具有强劲的纵向弛豫效率。

另外该量子点展示出了与半导体量子点（如CdSe）非常相近的吸收光谱，但FeS量子点不具备光致发光能力。根据能量守恒定律，我们推测并验证了该量子点在深红与近红外区域有着较高的光热转换效率，结合优异的T1成像性能，实现了在体磁共振/光声双模式成像引导的肿瘤光热治疗，同时该量子点可作为血池磁共振造影剂点亮血管，显著延长了造影剂在体内的循环时间，最后可通过肾脏代谢。

本研究利用白蛋白直接仿生合成高质量T1型铁基多功能探针，有望替代传统钆剂，为T1型铁基磁共振造影剂的临床转化奠定基础。本论文第一作者为同济大学医学院杨维涛专职副研究员，同济大学医学院张兵波研究员和中科院精密测量创新研究院周欣研究员为该文章的共同通讯作者。

同济大学张兵波研究员：博士生导师，分子诊断与分子影像课题组组长，附属第十人民医院双聘教授，国家自然科学基金优秀青年基金项目获得者（2019）。现任中国生物材料学会影像材料与技术分会委员，中国医药生物技术协会造影技术分会委员，中国颗粒学会青年理事等。主要从事医学影像分子探针的设计、制备及体外检测和活体成像分析研究。提出了超声波作用场下的分子探针蛋白仿生修饰新方法，解决探针非特异性吸附等问题；证实了相关氨基酸的仿生功能，并提出了蛋白多结构域仿生集成制备多功能探针新概念；发现蛋白仿生合成后仍具活性，并用于肿瘤高特异超敏诊疗。该系列研究成果为高性能分子探针的设计和制备提供了新思路和新方法。在Advanced Materials, Nano letters, ACS Nano等专业学术期刊共发表论文60余篇，其中多项工作被遴选为封面、封底、副封面或入选ESI高被引数据库；出版英文专著一部（World Scientific, 2016 主编）；曾获华夏医学科技奖三等奖等。

课题组主页：

http://202.120.165.73/ktz/PIShow.aspx?id=632

中科院精密测量创新研究院周欣研究员：博导，副院长，基金委创新群体、国家杰青、国家重点研发计划负责人， 2012年作为最年轻首席科学家获国家重大科研仪器设备研制专项（部委推荐）支持（结题优秀）。现任波谱与原子分子物理国家重点实验室副主任，中国生物物理学会分子影像学专委会副主任委员，中国科学院磁共振联盟副理事长等。主要从事医学影像的新仪器、新技术与活体分子影像的基础及应用研究。自主研制了世界上增强倍数最高的人体肺部气体磁共振（MRI）仪器，成功“点亮”肺部，解决了传统MRI对肺部空腔无法清晰成像的难题，其成果入选杰青25周年中南海成果展，并应用至武汉金银潭医院、同济医院的新冠抗疫中。发展了人体多核MRI新技术，研制了系列新型造影剂，为脑部重大疾病和肿瘤的早期检测提供了全新的医学影像仪器与手段。在PNAS、Nano Letters、Magn. Reson. Med. 等学术刊物上发表论文100余篇，授权国内外发明专利70余件。获2018年度CCTV十大科技创新人物、全国创新争先奖、首届科学探索奖。

课题组主页：www.zhougroup.org

论文信息：Weitao Yang#, Chenyang Xiang#, Yan Xu, Shizhen Chen, Weiwei Zeng, Kai Liu, XiaoJin, Xin Zhou*, Bingbo Zhang*. Albumin-constrained large-scale synthesis of renal clearable ferrous sulfide quantum dots for T1-Weighted MR imaging and phototheranostics of tumors. Biomaterials 2020, 255, 120186.

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