莱斯实验室开发出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出了超小、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，这种新型的菱形 50 纳米气体囊泡(50-NM GV)——大约相当于病的大小——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输送方面取得了令人鼓舞的最新进展。微泡用作造影剂，可以提供有关目标生物标志物或细胞类型的分子级信息。然而，由于微泡尺寸较大(直径为 1-10 微米)，它们很少能离开血流，从而限制了它们对血管丰富的组织的作用。
相比之下，新的 50 纳米 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，大量的纳米结构聚集在细胞内，在激活先天免疫反应中起着关键作用，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方面具有潜在用途。这项研究的详细内容发表在 《先进材料》杂志上。
“这一突破为超声介导的疾病治疗开辟了新途径，影响了未来的医疗实践和患者治疗结果。这项研究对治疗癌症和传染病具有重要意义，因为淋巴结驻留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机构学者 George Lu 说道。
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。
“其原理是利用它们的小尺寸和声学特性用于生物医学应用，”Lu 说道。“这项研究代表了一种开创性的功能性充气蛋白质纳米结构设计，这种纳米结构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。
“更广泛地说，这代表了材料设计的重大进步，有可能为各个科学领域带来创新应用，”卢说。“由于这些纳米结构完全由蛋白质组成，并在活细菌中产生，它们体现了生物材料如何超越合成材料的性能。”
莱斯大学博士后研究员沈琼华和研究生李宗如是这篇论文的主要作者。其他莱斯大学作者包括王逸仙、马修·迈耶、马克·德古兹曼、珍妮·林和肖汉。德克萨斯大学 MD 安德森癌症中心的理查德·布沙尔也是作者之一。
这项工作得到了 CPRIT(RR190081、RR170014 和 RP190131)、国立卫生研究院(R00EB024600、R21EB033607、R01CA277838、R35GM133706、R01EB028762 和 P30CA016672)、罗伯特 A. 韦尔奇基金会、G. 哈罗德和莱拉 Y. 马瑟斯基金会、听力健康基金会和约翰 S. 邓恩基金会的支持。
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