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学校在开发高性能明场磁共振材料课题中取得重大进展

发布者:      发布时间:2017-06-20 15:08:30

日前,药学院赵征寰博士课题组针对开发高性能明场磁共振材料这一科学问题,与郑州大学附属第一医院合作,取得重要进展,相关研究成果发表于《先进功能材料》Advanced functional materials (DOI: 10.1002/adfm.201700978),期刊最新影响因子为12.124

磁性纳米材料因其优良的磁共振成像造影能力,为快速准确地进行重大疾病成像诊断提供了有力的工具,受到科研工作者的极大关注。对纳米级别的T1磁共振造影剂的表面晶体结构和生物界面结构进行研究能够为开发高性能的T1磁共振成像造影剂提供新思路。赵征寰博士课题组基于这一研究背景,通过氯离子对氧化锰纳米颗粒的形貌合成进行有效控制,得到尺寸均一,大小可调的立方块形状MnO纳米颗粒。该类特殊形貌的MnO纳米颗粒表现出很强的T1磁共振造影效果,特别是直径为9纳米的立方块MnO纳米颗粒,其磁化率值髙达11.76 mM-1S-1,是商品化T1造影材料的2-3倍。该研究进一步探明了,立方块形状MnO纳米颗粒提高明场磁共振成像造影效果的机理:独特的立方块形貌可大幅度提高纳米颗粒的比表面积进而提高了能与水质子发生化学交换的磁性原子的数目,从而有力提高了明场磁共振造影能力。

在此基础上,该课题组利用环境响应的多巴胺衍生物对该纳米造影剂的表面进行了修饰,使得该造影剂的表面电荷在生理环境中呈电负性,而在肿瘤区域(基于肿瘤区域的弱酸性环境)自发转变为电正性。这一特性可大大降低该纳米造影剂在血液循环过程对非体内蛋白的非特异性吸附,从而提高了其血液循环的半衰期,有效提高了其EPR效应。与此同时,基于其表面电位在肿瘤区域能有效转变为正电荷,大大加强了肿瘤细胞对该造影剂的内吞作用,有效提高了其活体造影能力。

该项研究得到了国家基金委青年基金、中央高校业务费等项目的资助。本文的第一作者雷明为药学院2014级本科生。这也是赵征寰博士以第一作者在Nature communications, ACS nano, Chemistry of materials等国际顶级期刊发表论文后,再次在国际顶级期刊发表研究成果 。