实验室开发用于医学成像的最小自由漂浮气泡

莱斯大学的生物工程研究人员开发了超小、稳定的充气蛋白质纳米结构，这可能会彻底改变超声成像和药物输送

与目前太大而无法有效穿过生物屏障的微泡或纳米泡不同，这种新型菱形50纳米气囊（50-NM GV）——大约与病毒大小相当——被认为是有史以来最小的稳定、自由漂浮的医学成像结构

微泡在超声成像和超声介导的基因和药物递送方面取得了有前景的最新进展。用作造影剂，它们可以提供有关靶向生物标志物或细胞类型的分子水平信息。然而，由于它们的尺寸较大（直径为1-10微米），它们很少能离开血液，这限制了它们对血管组织的有效性

相比之下，新的50-NM GV可以穿透组织，研究表明它们能够到达淋巴结中的重要免疫细胞群。这为成像和向以前无法接近的细胞提供治疗开辟了新的可能性

淋巴组织的电子显微镜图像显示，大量纳米结构聚集在细胞内，在先天免疫反应的激活中起着关键作用，这表明它们在免疫疗法、癌症预防和早期诊断以及传染病治疗中的潜在用途。这项工作在《先进材料》杂志上有详细介绍

“这一突破为超声介导的疾病治疗开辟了新的途径，影响了未来的医疗实践和患者的结果。这项研究对治疗癌症和传染病具有显著的意义，因为淋巴结抑制细胞是免疫疗法的关键靶点，”研究作者、生物工程助理教授、德克萨斯州癌症预防与研究所学者George Lu说

研究方法包括基因工程、纳米粒子表征技术、电子显微镜和超声成像，以分析这些结构的分布和声学响应

“基本原理是利用它们的小尺寸和声学特性进行生物医学应用，”Lu说。“这项工作代表了功能性充气蛋白质纳米结构的开创性设计，其尺寸小到足以进入淋巴系统。”

该研究概述了未来研究的几个方向，包括评估纳米气泡的生物安全性和免疫原性，确定体内应用的最佳超声参数等等

“更广泛地说，这代表着材料设计的重大进步，可能会在各个科学领域带来创新应用，”陆说。“因为这些纳米结构完全由蛋白质组成，并且是在活细菌中产生的，它们举例说明了生物材料如何超越合成材料的性能。”Rice博士后研究员Qionghua Shen和研究生Zongru Li是这篇论文的主要作者。《Rice》的其他作者包括王逸仙、马修·迈耶、马克·德·古斯曼、珍妮·林和韩晓。德克萨斯大学癌症安德森医学中心的Richard Bouchard也是一位作者 More information: Qionghua Shen et al, 50‐nm Gas‐Filled Protein Nanostructures to Enable the Access of Lymphatic Cells by Ultrasound Technologies, Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202307123

Journal information: Advanced Materials