Nabij-infrarood aanhoudende luminescentie nanoprobe ontwikkeld voor ultragevoelige beeldgeleide tumorresectie

Medische beeldvormingstechnologieën zoals magnetische resonantiebeeldvorming (MRI), computertomografie (CT) en röntgenstralen kunnen geen real-time beelden leveren tijdens tumorresectiechirurgie, en chirurgen vertrouwen gewoonlijk op visuele aanwijzingen, aanraking en ervaring om tumormarges te onderscheiden, wat leidt tot een grote kans op tumorresiduen.

Vergeleken met traditionele medische beeldvorming heeft nabij-infrarood (NIR) fluorescentiebeeldvorming de voordelen van real-time gebruik, hoge gevoeligheid, hoge resolutie en geen straling. Voor kleine tumorresiduen is echter een relatief hoge gevoeligheid vereist.

In een studie gepubliceerd in Geavanceerde wetenschapheeft de onderzoeksgroep onder leiding van prof. Zhang Yun van het Fujian Institute of Research on the Structure of Matter van de Chinese Academie van Wetenschappen een nieuwe ultragevoelige nanoprobe (mZGS@Mn-AMD) ontwikkeld met ultrahoog tumor/normaal weefsel (T/NT) signaalverhouding om resterende tumorweefsels te onderscheiden van normale weefsels.

Persistente luminescente nanokern (mZGS) heeft een hoge gevoeligheid omdat er geen continue excitatie nodig is en er geen achtergrondfluorescentie-interferentie wordt gegenereerd door biologische weefsels tijdens beeldvorming.

De onderzoekers doofden persistente luminescentie (PersL) in normaal weefsel door de buitenste laag van MnO₂en herstelde het door de afbraak van MnO₂ in micro-omgevingen van tumoren, waardoor de gevoeligheid van tumorbeeldvorming wordt verbeterd.

In een orthotopisch borstkankermodel was de intraoperatieve tumor-naar-normaal weefsel (T/NT) signaalverhouding van de nanoprobe 58,8, ongeveer negen keer die van down-conversion nanodeeltjes. De T/NT-ratio van residuele tumor (< 2 mm) bleef 12,4, aanzienlijk hoog om tumorweefsel van normaal weefsel te onderscheiden.

Bovendien werden modellen met meerdere microtumoren, 4T1 in de lever geïmplanteerde tumoren en longmetastasen gebouwd om te bewijzen dat deze ultragevoelige nanoprobe tumorresiduen kan herkennen.

Deze studie introduceert een ultragevoelige en handige beeldvormingstechniek voor het herkennen van achtergebleven tumorweefsel, wat de weg vrijmaakt voor volledige chirurgische verwijdering.