作者及机构
本研究由华南理工大学化学与化工学院的Jia Tao团队、南方医科大学南方医院医学影像中心的Bingquan Lin团队以及南方医科大学药学院的Peng Zhao团队合作完成，第一作者为Yuanyuan You、Wanjia Wu和Xiaoting Zheng。研究成果发表于《Analytical Chemistry》2025年第97卷，页码23131-23139。
研究领域
本研究属于生物医学影像与纳米医学交叉领域，聚焦于磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）对比剂的创新设计。
研究动机
传统钆基对比剂（GBCAs）存在两大局限：
1. 血液循环半衰期短（小时），导致靶区积累不足；
2. 固定弛豫率（r₁），信噪比（SNR）受限，难以区分早期微小肿瘤与正常组织。
技术背景
- 磁共振调谐技术（MRET）：通过调控顺磁性“增强剂”（如Gd³⁺配合物）与超顺磁性“淬灭剂”（如氧化铁纳米颗粒）的纳米级间距，利用电子自旋耦合效应实现弛豫率的动态开关。
- 脂质体载体优势：100-200 nm粒径可通过增强渗透滞留效应（EPR效应）靶向肿瘤，同时实现双组分共封装。
研究目标
开发一种智能响应型纳米探针LP-GZF，通过肿瘤微环境触发的空间分离机制，实现弛豫率28倍动态切换，从而获得延迟爆发式增强MRI信号，精准勾勒肿瘤边界。
材料合成
- 淬灭剂：通过水热法合成10 nm Zn₀.₄Fe₂.₆O₄@DMSA（二巯基丁二酸修饰）纳米颗粒，高分辨透射电镜（HR-TEM）显示其晶面间距为2.09 Å（对应(400)晶面）。
- 增强剂：选用临床常用Gd-DOTA（弛豫率r₁=4.19 mM⁻¹s⁻¹）。
- 脂质体封装：采用薄膜水化法将Gd-DOTA与Zn₀.₄Fe₂.₆O₄@DMSA按质量比1:0.013共封装于PEG化脂质体中，形成粒径137.7±0.3 nm的LP-GZF（Zeta电位-9.71 mV）。
关键验证
- 稳定性测试：在PBS和血清中7天内Fe元素泄漏率<0.51%，1/T₁值RSD<3.18%，证实其“关闭”状态稳定性。
- 弛豫率切换：未激活时r₁=0.15 mM⁻¹s⁻¹（淬灭状态）；超声破膜释放后r₁升至4.25 mM⁻¹s⁻¹（激活状态），增强28.3倍。
实验设计
- 细胞模型：4T1乳腺癌细胞（1×10⁶个/样本）。
- 荧光追踪：DiO标记LP-GZF，Hoechst 33342染核，共聚焦显微镜显示2小时内探针通过膜融合途径内化。
- MRI信号激活：LP-GZF（1.79 mM Gd当量）与细胞共孵育4小时后，T₁WI信号强度提升7.2倍，证实细胞内释放可触发MRET效应。
动物模型
- 4T1荷瘤小鼠（BALB/c品系），肿瘤体积约100 mm³时静脉注射LP-GZF（1.5 μmol Gd/kg）。
成像结果
- 爆发式增强：注射后2小时SNR从29.00±1.13骤升至48.88±3.32，肿瘤/肌肉信号比（TNR）达1.57。
- 对比优势：传统Gd-DOTA在15分钟达峰后迅速衰减，而LP-GZF显示延迟但更强的靶区特异性增强。
科学意义
- 提出“浓度无关-状态依赖”的新型MRI对比机制，突破传统弛豫率固定限制。
- 为早期肿瘤诊断提供高信噪比、低背景干扰的成像工具。
应用价值
- LP-GZF的延迟爆发特性适用于手术导航，精准界定肿瘤浸润边界。
- 脂质体平台可扩展至其他诊疗一体化设计（如载药联合治疗）。