多模态双靶点液态氟碳分子探针用于血栓显像与治疗的基础研究

Arterial thrombosis is extremely harmful to human health, development of an efficient, sensitive and highly specific molecular probe can achieve the noninvasive, early diagnosis and timely treatment in vivo and revive the ischemic tissues and reduce complications and mortality. This study combines the advantages of MRI, ultrasound and photoacoustic imaging and our pilot research to construct a multi-modal dual target molecule probe for the diagnosis and treatment of thrombosis. Shell material carrying Fe3O4 can be used both for MRI and photoacoustic imaging. Through the acoustic droplet vaporization (ADV) with low-intensity focused ultrasound (LIFU), the phase-transition material, perfluorohexane (PFH) decorated in the core makes the probe capable of showing the thrombus under ultrasound and destructing the thrombus in the same time. These functions make it a multi-functional probe. The surface of the probe is modified simultaneously by EWVDV peptide targeted to P-selectin and cRGD peptide targeted to integrin αIIbβ3. It can emulate the efficacy of leukocyte homing mechanisms, offset the artery high shear flow and enhance its targeting. The targeting to thrombosis and the multi-modal molecular imaging will be confirmed in vitro and in vivo experiments, the thrombolytic therapy mechanism will be studied further. This study will provide a new molecular diagnostic technology, a simple, effective, safe and non-invasive method for thrombolytic therapy and in vivo dynamic monitoring. This promotes the development of thrombolytic therapy.

动脉血栓形成严重危害人类健康，研发高效、灵敏、特异性高的分子探针，能够实现在体无创性早期诊断、及时治疗以挽救缺血坏死的组织，减少并发症，降低死亡率。本项目结合MR、超声及光声学成像技术优势及前期研究基础，拟构建集诊疗为一体的多模态双靶点分子探针。壳材料PLGA携带Fe3O4，可以同时行MR和光声学成像，核心包载相变材料全氟己烷（PFH），通过低强度聚焦超声（LIFU）致相变技术（ADV），在超声显像血栓的同时，对血栓组织结构行损毁术定向破坏血栓，使其成为多功能分子探针。该探针表面同时共价结合靶向P-选择素的EWVDV和靶向整合素αIIbβ3的cRGD肽段，能够模拟白细胞附壁过程，抵抗动脉血流高剪切力的冲刷，增强其靶向性。通过体内外实验验证其靶向性及多模态分子显像效果，研究相变溶栓效果及其溶栓机制，为分子水平诊断血栓，为溶栓治疗及其活体动态监测提供一种简便、有效、安全、无创的新方法。

血栓性疾病是指由血栓形成和血栓栓塞这两种病理过程所导致的疾病，血栓性疾病严重危害人类健康，每年引起大约120万人死亡，已然成为恶性肿瘤之后的第二大死因。本项目借助分子影像学，拟克服以下问题:（1）传统药物溶栓、机械性血栓取出术、介入手术等手段治疗血栓的固有缺陷;（2）单模态成像诊断并获取早期血栓信息相对困难;（3）传统纳米粒难以抵抗动脉血流高剪切应力的冲刷，体内靶向性需要进一步提高。针对上述科学问题，本项目首先以血小板P-选择素为靶点，成功构建出诊疗一体化的多模态的分子探针，通过低强度聚焦超声（LIFU）致全氟己烷（PFH）液-气相变技术，利用分子探针相变产生的生物学效应（如声孔效应、空化效应）达到摧毁血栓的目的，该探针同时具备光声、超声及磁共振成像能力，利用多模态成像的优点克服单一成像模式提供血栓信息有限的问题。在此研究基础上，课题组构建了靶向纤维蛋白的相变型分子探针，着重探究该分子探针相变后对血栓的治疗效果、治疗机制及生物安全性、稳定性等问题，结果显示该探针可在体内通过光声及超声成像监测溶栓，其溶栓机制可能主要是通过激活纤溶系统而不是抑制血小板聚集达到溶栓目的，在中低强度LIFU辐照下，不会造成热损伤及机械损伤，保证了该纳米粒有效溶栓的同时兼具很好的生物安全性。同时，课题组探索制备了一款能够靶向血小板膜糖蛋白GPⅡb/Ⅲa和P-选择素的双靶向血栓纳米分子探针拟提高其体内靶向性，该探针对构建的离体红色血栓、白色血栓及体内混合血栓均显示出良好的靶向特异性及结合稳定性，并能同时实现活体血栓的磁共振及光声双模态成像。通过以上一系列相关实验，着重在血栓的多模态成像、相变溶栓及其疗效及机制分析、对血栓的高效靶向能力方面做出了深入研究，首次提出PFH 联合 LIFU 致相变技术在实现多模态成像的同时定向破坏血栓，实现了诊疗一体化，为分子水平诊断血栓、溶栓治疗及其活体动态监测提供了一种简单有效并且无创的新方法。