锰掺杂水滑石纳米颗粒：肿瘤微环境高灵敏核磁共振成像造影剂

随着医学的发展，人们在肿瘤诊断的研究中取得了很大的进步。分子影像是一种非常重要的肿瘤检查方法，包括核磁共振（MRI）、计算机断层扫描（CT）、X射线、B超等。尤其是MRI，由于其具有安全、成像清晰、对软组织对比度高等特点，现广泛应用于肿瘤的临床诊断。MRI造影剂通过改变邻近水分子中质子的弛豫时间来提高MRI的灵敏度，在外加磁场下产生巨大的对比效应，从而提高背景中目标肿瘤的造影能力。近年来，含锰或钆元素的纳米粒子由于具有较高的顺磁性，作为MRI造影剂得到广泛的研究，但其灵敏度往往受到内部环境响应缺乏或较弱的限制。

昆士兰大学及新南威尔士大学近期报道了合成的锰掺杂水滑石纳米颗粒对肿瘤微环境（微酸环境，pH = 6.5-7.0）呈现的超高响应，可作为高灵敏核磁共振肿瘤成像造影剂，显著提高纳米颗粒MRI造影剂的造影能力。该团队将锰离子掺杂在可降解的二维水滑石纳米颗粒（Mn-LDH）中，其粒径50纳米左右。在白蛋白的保护下，Mn-LDH能在水相、培养液和血清中单颗粒分散。由于尺寸较小，Mn-LDH在体循环中可通过实体瘤的高通过性和滞留效应靶向聚集在肿瘤部位。在肿瘤的特异性微酸环境下，水滑石纳米颗粒上的锰离子新形成‘暂时性’的锰配位水分子Mn⁺∙∙∙OH₂，缩短了顺磁中心锰离子与水分子之间的距离，并延长水分子的停留时间，大大增强了MRI的造影效果。据了解，这是第一个对极弱酸环境（pH = 6.5-7.0）高灵敏响应的核磁共振成像造影剂。该造影剂具有高安全性和高灵敏性，可应用于肿瘤的早期诊断。

这一成果近期发表在Advanced Materials 上¹，文章的第一作者是昆士兰大学的博士研究生李蓓。在该工作的基础上，该团队将Mn-LDH与RNA干扰技术整合，组建成为诊疗一体化纳米平台，其成果发表在Chemistry- A European Journal 上²，第一作者是昆士兰大学的博士研究生左华丽。该工作近期被Chemistry Views 以Dual-Function Theranostic Nanoparticles为题作为亮点报道。

1. 该论文作者为：Bei Li, Zi Gu, Nyoman Kurniawan, Weiyu Chen, Zhi Ping Xu

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Manganese-Based Layered Double Hydroxide Nanoparticles as a T₁-MRI Contrast Agent with Ultrasensitive pH Response and High Relaxivity

Adv. Mater., 2017, 29, 1700373, DOI: 10.1002/adma.201700373

2. 该论文作者为：Dr. Huali Zuo, Weiyu Chen, Bei Li, Kewei Xu, Dr. Helen Cooper, Dr. Zi Gu, Prof. Dr. Zhi Ping Xu

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MnAl Layered Double Hydroxide Nanoparticles as a Dual-functional Platform for Magnetic Resonance Imaging and siRNA Delivery

Chem. Eur. J., 2017, 23, 14299, DOI: 10.1002/chem.201702835

通讯作者简介

许志平，Prof. Zhi Ping (Gordon) Xu，澳大利亚昆士兰大学教授。1988年于中国科技大学获得学士学位，2001年于新加坡国立大学获得博士学位；随后在美国北德克萨斯大学和澳大利亚昆士兰大学国家生物工程与纳米技术研究所工作；分别于2011年和2016年获得副教授和教授职称。研究领域是水滑石纳米颗粒的化学结构、合成及其在生物医学和催化上的应用；先后在Nat. Plants, Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Nano Lett.、ACS Nano 等杂志上发表文章两百多篇、国际专利4项、多个澳洲和大学的杰出奖项。

谷子，Dr. Zi (Sophia) Gu，澳大利亚新南威尔士大学讲师，澳大利亚国家健康与医学研究委员会青年研究员；2011年于澳大利亚昆士兰大学获得博士学位，师从逯高清教授和许志平教授；2010年在美国康奈尔大学罗丹教授实验室工作，随后在昆士兰大学进行博士后工作；2016年4月起就职于新南威尔士大学；研究领域是纳米医药、药物缓释和诊疗一体，其科研成果发表在Adv. Mater.、Mater. Horizons、Biomaterials、Chem. Mater.、J. Control. Release、Adv. Health. Mater. 等。