微小的气泡可以揭示免疫细胞的秘密并改善治疗

巨噬细胞是对免疫系统至关重要的小细胞，可能为多种疾病的细胞疗法提供信息。然而，实现巨噬细胞疗法的全部潜力依赖于能够看到这些细胞盟友在我们体内所做的事情，宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员可能已经开发出一种观察它们做事的方法。

在《 Small》杂志上发表的一项研究中，宾夕法尼亚州立大学的研究人员报告了一种新颖的超声成像技术，可以连续观察哺乳动物组织中的巨噬细胞，该技术在未来具有应用于人类的潜力。

“巨噬细胞是一种免疫细胞，它对免疫系统的几乎所有功能都很重要，从检测和清除病原体到伤口愈合，”通讯作者、威廉和温迪·科尔布生物医学工程早期职业副教授斯科特·梅迪纳说。 “它是免疫系统的一个组成部分，真正连接了两种类型的免疫：先天免疫，它对事物的反应非常快，但以一种不太精确的方式进行;而适应性免疫，它的反应速度要慢得多，但反应较慢。更精确的方式。”

巨噬细胞调节人体免疫反应的这两个方面，并帮助我们的身体发挥抵抗感染和组织再生等功能。另一方面，它们还有助于调节与损伤和疾病(如糖尿病和类风湿关节炎)相关的炎症。梅迪纳表示，这些细胞可以被利用并应用于治疗中，帮助患有癌症、自身免疫性疾病、感染和受损组织等疾病的患者。此类疗法将涉及分离、修饰和/或改造巨噬细胞，以增强其对抗疾病、控制免疫反应和促进组织修复的特性。

“如果我们能够实时可视化这些细胞在体内所做的事情，那么我们就可以了解很多关于疾病如何进展以及治愈如何发生的信息，”梅迪纳说。“这将使我们了解细胞在体内的作用，因为现在，我们实际上仅限于将细胞从体内取出并观察它们在培养皿中的作用，这不会是与我们在身体中看到的行为相同。”

研究人员转向超声波成像，这是一种观察人体内部组织的常用技术。然而，仅通过超声波，巨噬细胞就会与它们的同伴细胞融合在一起。

梅迪纳说：“在超声成像过程中，巨噬细胞基本上是不可见的，因为你无法区分这些细胞与我们组织中所有其他细胞的相对位置。”“它们的行为都相同，所以你无法真正看到特定的细胞。我们“我们可以用它来制造所谓的造影剂，我们感兴趣的细胞可以用它来标记，然后提供一些与背景不同的图像对比度。这就是这些纳米乳液的用武之地。”

许多家庭厨师都知道乳液是悬浮在醋或水等液体中的油滴混合物，用于制作沙拉酱;纳米乳液是指这些油滴很小，直径仅为纳米。

研究人员使用纳米乳液来制造更有弹性的气泡。气泡可以非常有效地反射超声波的声波;然而，如果有人将气泡注射到患者体内，它们的效果就不会很好，因为它们破裂得相对较快。

生物医学博士后 Inhye Kim 表示：“我们需要一种方法，让气泡在成像时而不是之前形成，并且让这些气泡尽可能长时间地存在。”工程和该研究的主要作者。

研究人员将纳米乳液液滴引入细胞中，使其内化。在超声波作用下，液滴经历相变，变成气体，从而变成气泡。超声波的压力促进了这种变化，当波振荡时推拉液滴，并利用压力迫使液滴沸腾，使其蒸发并变成气泡。

梅迪纳说：“这类似于科罗拉多州等海拔较高地区水在较低温度下沸腾的情况，因为阻止水沸腾的压力较小。” “我们通过超声波对液滴施加压力，当我们希望它沸腾时，它会有效地使其沸腾，然后它就会蒸发并导致气泡的形成。”

他们在猪组织样本中测试了这项新技术，发现巨噬细胞成像有效。梅迪纳说，这种方法使研究人员能够连续观察免疫细胞在体内的作用，从而更好地了解免疫系统是如何调节的及其在对抗疾病中的作用。除此之外，Kim 指出，它还可以帮助未来为患者开发更好的免疫细胞疗法。

“例如，对于患有肿瘤的患者，这项研究可以使巨噬细胞疗法变得更有效，并且副作用越来越少，”金说。

研究的后续步骤包括探索将该技术用于人体内其他类型的免疫细胞可视化的可能性，或监测动脉内斑块的积聚。此外，研究人员正在寻找合作者来推进这项技术。

“我们希望与其他有特殊兴趣并可能发现这项技术有用的免疫学研究人员合作，因此我们绝对愿意进一步合作和应用，”梅迪纳说。

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