化工院宋国胜教授和张晓兵教授在磁共振分子影像研究中取得重要突破

一氧化氮（NO）是人体中重要的信号分子，参与调节血流、维持细胞活力及保护心肌和神经细胞等多种生理过程。NO 信号异常与心脑血管疾病、神经退行性疾病、肝炎、糖尿病和癌症等密切相关。研究表明，NO 的生物学效应与其浓度密切相关：在癌症中，低浓度 NO 能够促进肿瘤血管生成及肿瘤扩散，高浓度 NO 则可以产生细胞毒性抑制肿瘤生长；在肝脏疾病中，适量 NO 可维持肝稳态并防止肝纤维化，而过量的NO可能引发肝部炎症和癌变。因此，精确测量 NO 浓度对研究其生理病理作用至关重要。然而，因其半衰期短、浓度低且在体内环境中易受多种因素影响，NO 的活体精准检测仍面临重要挑战。

近日，湖南大学宋国胜教授和张晓兵教授团队成功开发出一种基于超顺磁性纳米颗粒的NO磁共振成像探针，通过NO切割反应调控纳米探针的磁化率及饱和磁化强度，从而实现NO的高灵敏度检测。该探针在NO的检测中显示出高特异性和抗干扰能力，同时能够感知NO浓度的微小变化，检测限为 0.147 μM，为在活体中准确定量NO的水平提供了可靠的技术支持。

研究结果显示，该探针能够对小鼠肿瘤中的 NO 进行准确成像和实时评估，从而实现肿瘤中NO浓度的精准定量，探究不同浓度的NO对肿瘤进展的双重影响，从活体层面阐明NO的浓度依赖性功能。通过成像巨噬细胞产生的NO，该探针也能够用于评估肿瘤相关巨噬细胞对不同免疫治疗剂的反应，指导更高效的肿瘤治疗试剂的开发。

进一步基于磁共振成像高穿透深度的优势，该探针能够通过成像肝部NO水平的变化评估深层肝组织的病理损伤，同时结合解剖成像信息精准定位局部肝损伤。研究团队利用磁共振成像成功证明了糖尿病小鼠的肝损伤程度与NO成像信号之间存在联系，为揭示NO 在糖尿病并发症中复杂生理和病理作用提供了新的研究策略。

研究团队所开发的新型NO成像探针，在活体分子成像中展示出了高灵敏度和高特异性，有助于研究 NO 的复杂生理功能和在肿瘤中的病理作用，推动靶向治疗策略的制定。同时，NO的准确评估对肝损伤等疾病的进展预测和治疗方法的选择至关重要。该项研究工作也为心血管疾病的研究提供了新的成像方法，为未来探究NO 在心脑血管疾病的多方面作用及剂量依赖性研究中提供了分析工具。

相关研究成果以《Responsive probes for in vivo magnetic resonance imaging of nitric oxide》为题发表在国际顶级期刊《自然-材料》《Nature Materials》。文章的通讯作者是湖南大学宋国胜教授和张晓兵教授。第一作者是陆畅博士（湖南大学博士后）。

图1、一氧化氮磁共振成像探针的构建及其响应机制。

图2、磁共振成像小鼠肿瘤中的一氧化氮图片。

图3、磁共振成像定位局部肝损伤。

来源：化工院

学生编辑：邓雯予

责任编辑：余楚倩