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    4. 深圳大學開發用于腫瘤催化治療的多光譜三維光聲成像技術

      作者:佚名 來源:深圳大學 時間:2022-03-16 12:05 閱讀:317 [投稿]
      利用天然酶和納米酶聯姻,成功地構建了級聯催化反應系統,該系統具體由天然酶和納米酶組成。該研究發展了多光譜三維光聲成像技術,實現了活體級聯催化反應中多分子事件的實時監測,為腫瘤催化治療提供了精確指導。

      生物體內的化學反應絕大多數屬于酶促反應,無論是內源酶或外源酶引發的活體催化反應,其過程都伴隨著多種分子事件的動態變化,而通過分子影像手段對這些分子事件進行同步實時的監測,能夠加深人們對這些生物學過程的理解。要實現這一目標,除了要有靈敏的成像技術,還需要穩定的酶促催化系統。

      近日,深圳大學醫學部生物醫學工程學院黃鵬團隊在 Nature 子刊 Nature Communications 上發表了題為:In vivo three-dimensional multispectral photoacoustic imaging of dual enzyme-driven cyclic cascade reaction for tumor catalytic therapy 的研究論文。

      研究團隊利用天然酶和納米酶聯姻,成功地構建了級聯催化反應系統(PMNSG),該系統具體由天然酶(葡萄糖氧化酶,GOx)和納米酶(二維鈀鉬納米酶,PMNS)組成。該研究發展了多光譜三維光聲(3D PA)成像技術,實現了活體級聯催化反應中多分子事件的實時監測,為腫瘤催化治療提供了精確指導。

      該級聯催化反應系統中,PMNS具有過氧化氫酶(CAT)和過氧化物酶(POD)等模擬酶活性,可將細胞內過氧化氫(H2O2)分別催化生成氧氣(O2)和高細胞毒性的羥基自由基(OH)。而GOx能有效催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸和H2O2,可為上述納米酶促反應提供反應物。因此,該級聯催化系統可以高效地誘導內源性氧合血紅蛋白(OxyHb)和脫氧血紅蛋白(DeoxyHb)的PA信號變化。


      同時,由于PMNS具有良好的光熱轉換性能,除了可以高效地增強上述級聯酶促反應,還可以提供PA導航;诖,該團隊利用多光譜3D PA成像技術,實現了上述級聯催化過程中動態分子事件的同步無創監測,并構建了內源性(OxyHb和DeoxyHb)和外源性(PMNS)分子之間的相關性,通過分析三者之間的關聯,可深刻理解上述多分子事件的動態變化過程。

      尤為重要地是,分析上述得到的關聯性,可作為信息反饋用于精準指導腫瘤的催化治療,從而大大地提高腫瘤治療的療效。該研究為活體催化過程中多分子事件的可視化提供了理論基礎,有望為疾病的精準診療提供新的解決方案。

      深圳大學雷珊博士后和張景碩士研究生為共同第一作者,黃鵬教授為通訊作者。

      論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-29082-1

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