中南大(da)學: 微流(liu)控制(zhi)備(bei)適(shi)配體修(xiu)飾的脂(zhi)質(zhi)體探(tan)針用(yong)於瞬(shun)態(tai)三(san)重(zhong)態差(cha)分(fen)光(guang)聲(sheng)成(cheng)像(xiang)

光(guang)聲(sheng)成(cheng)像(xiang)（Photoacoustic Imaging, PA）是壹種新興的生物醫學成(cheng)像(xiang)技術，它結合(he)了光(guang)學成(cheng)像(xiang)的高(gao)空間(jian)分(fen)辨(bian)率(lv)與超聲(sheng)成(cheng)像(xiang)的深(shen)組(zu)織(zhi)穿(chuan)透(tou)能力，能夠(gou)提供(gong)高對(dui)比(bi)度的組(zu)織(zhi)成(cheng)像(xiang)。這(zhe)種技術依(yi)賴(lai)於光(guang)聲(sheng)效(xiao)應(ying)，即(ji)生物組(zu)織(zhi)吸收(shou)脈(mai)沖(chong)激(ji)光(guang)後(hou)產生的瞬(shun)時(shi)局(ju)部加熱，進而(er)引發(fa)超聲(sheng)波(bo)的產生，通過探測這(zhe)些超聲(sheng)波(bo)，可(ke)以構建組(zu)織(zhi)內(nei)部的高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)圖像。光(guang)聲(sheng)成(cheng)像(xiang)因其非(fei)侵(qin)入性、高靈敏(min)度(du)和(he)深(shen)層組(zu)織(zhi)成(cheng)像(xiang)能力，已(yi)經(jing)在(zai)腫瘤(liu)檢(jian)測(ce)、血(xue)氧水(shui)平(ping)監(jian)測、腦功能成(cheng)像(xiang)等多個(ge)領(ling)域(yu)顯示出(chu)巨(ju)大(da)的應(ying)用(yong)潛(qian)力。然而(er)，光(guang)聲(sheng)成(cheng)像(xiang)的效(xiao)能在(zai)很大(da)程(cheng)度(du)上(shang)依(yi)賴(lai)於造(zao)影劑(ji)的使用(yong)，這(zhe)些造(zao)影劑(ji)能夠(gou)顯著(zhu)增強光(guang)聲(sheng)信號，使得特(te)定(ding)組(zu)織(zhi)或病(bing)變(bian)區域(yu)的成(cheng)像(xiang)更(geng)加清晰(xi)。

脂(zhi)質(zhi)體是(shi)壹種由(you)磷(lin)脂(zhi)雙層組(zu)成(cheng)的納(na)米(mi)載體，能夠(gou)有效包裹(guo)藥物或造(zao)影劑(ji)，延長(chang)其(qi)在體內(nei)的循環(huan)時間(jian)，並通過表(biao)面修飾實(shi)現靶向遞(di)送。適(shi)配體（Aptamers）是(shi)壹種具有高度特(te)異(yi)性和親和(he)力的小(xiao)分(fen)子核(he)酸片段，能夠(gou)與靶(ba)標(biao)分(fen)子(zi)（如蛋(dan)白(bai)質(zhi)、細胞表(biao)面受(shou)體等(deng)）特(te)異(yi)性結合(he)。通過將適(shi)配體修(xiu)飾在(zai)脂(zhi)質(zhi)體表(biao)面，可(ke)以進壹步增強脂(zhi)質(zhi)體的靶(ba)向性，使其(qi)能夠(gou)精確(que)遞(di)送至特(te)定(ding)的細胞或組(zu)織(zhi)。在(zai)癌(ai)癥成(cheng)像(xiang)中，靶向性對(dui)比(bi)劑(ji)能夠(gou)顯著(zhu)提高成(cheng)像(xiang)的特(te)異(yi)性，減少背景噪(zao)聲，進而(er)改善診斷(duan)精度(du)。盡管脂(zhi)質(zhi)體和(he)適(shi)配體修(xiu)飾技術在藥物遞送和成(cheng)像(xiang)領(ling)域(yu)展現(xian)了巨(ju)大的潛(qian)力，但傳(chuan)統的脂(zhi)質(zhi)體制(zhi)備(bei)方(fang)法（如溶(rong)劑(ji)註(zhu)射法(fa)、薄(bo)膜水(shui)化法(fa)等）通常(chang)面臨操作復雜和粒(li)徑(jing)分(fen)布(bu)不均(jun)等(deng)問(wen)題。此(ci)外(wai)，這(zhe)些方(fang)法對(dui)脂(zhi)質(zhi)體的改性和功能化(hua)過程往(wang)往(wang)耗時(shi)且效(xiao)率(lv)低下(xia)。相比之下(xia)，微流(liu)控混合(he)技術能夠(gou)在微米級(ji)通道內(nei)實(shi)現不同液(ye)相的快(kuai)速(su)混合(he)和(he)反(fan)應(ying)，從(cong)而(er)顯著(zhu)提高脂(zhi)質(zhi)體的合(he)成(cheng)效(xiao)率(lv)與均(jun)壹性。

近(jin)期，中南大(da)學陳澤(ze)宇(yu)課(ke)題組(zu)在(zai)《Sensors and Actuators B: Chemical》期(qi)刊上(shang)在(zai)線發(fa)表(biao)題為“Microfluidic-enabled aptamer-modified liposomal probes for targeted transient triplet differential photoacoustic imaging"的原(yuan)創(chuang)性論(lun)著(zhu)。該(gai)研(yan)究探(tan)討(tao)了通過微流(liu)控技術制(zhi)備(bei)適(shi)配體修(xiu)飾的脂(zhi)質(zhi)體探(tan)針，並將其應用於瞬(shun)態(tai)三(san)重(zhong)態差(cha)分(fen)光(guang)聲(sheng)成(cheng)像(xiang)中的方(fang)法與成(cheng)果(guo)。研究中使用(yong)了摩(mo)方(fang)精密面投影微立體光(guang)刻(ke)（PµSL）3D打(da)印(yin)技術（nanoArch® S140，精度：10μm），制(zhi)造了低(di)成(cheng)本(ben)且高效(xiao)的微流(liu)控混合(he)芯(xin)片，用於快(kuai)速(su)合(he)成(cheng)負(fu)載(zai)亞甲(jia)基藍的抗(kang)PD-L1適(shi)配體修(xiu)飾的脂(zhi)質(zhi)體（Apt-MB-Lip）。在(zai)體外(wai)和(he)體內(nei)實(shi)驗中，制(zhi)備(bei)的Apt-MB-Lip在(zai)瞬(shun)態(tai)三(san)重(zhong)態差(cha)分(fen)光(guang)聲(sheng)成(cheng)像(xiang)中表(biao)現出(chu)了優異(yi)的成(cheng)像(xiang)對(dui)比(bi)度和靶(ba)向性，尤其是(shi)在(zai)小(xiao)鼠(shu)腫瘤(liu)模(mo)型中顯示了較(jiao)長時(shi)間(jian)的滯留和(he)高效(xiao)的腫(zhong)瘤(liu)靶(ba)向能力。

首先(xian)，作者展(zhan)示了研(yan)究中使用(yong)的微流(liu)控芯(xin)片的設計(ji)和脂(zhi)質(zhi)體合(he)成(cheng)流(liu)程。通過摩方(fang)精密PμSL 3D打(da)印(yin)技術，研究者制(zhi)造了壹個(ge)低(di)成(cheng)本(ben)的微流(liu)控芯(xin)片。該(gai)芯(xin)片用於快(kuai)速(su)合(he)成(cheng)負(fu)載(zai)亞甲(jia)基藍（MB）的抗(kang)PD-L1適(shi)配體修(xiu)飾的脂(zhi)質(zhi)體（Apt-MB-Lip）。圖(tu)1中詳細展示了微流(liu)控芯(xin)片的設計(ji)參數，包(bao)括(kuo)混合(he)通道和微柱(zhu)混合(he)區(qu)的結(jie)構(gou)，這(zhe)些設計(ji)確保了脂(zhi)質(zhi)體合(he)成(cheng)過程中的流(liu)體精(jing)確控(kong)制(zhi)，實(shi)現了脂(zhi)質(zhi)體的均(jun)勻(yun)形(xing)成(cheng)和(he)適(shi)配體修(xiu)飾。

然後，作者進行(xing)了脂(zhi)質(zhi)體合(he)成(cheng)過程中的流(liu)體混合(he)模(mo)擬(ni)與(yu)實(shi)際(ji)實(shi)驗驗證(zheng)。通過仿真(zhen)分(fen)析和實(shi)驗驗證(zheng)，研究者優化(hua)了不同緩沖(chong)液(ye)與(yu)乙醇流(liu)率(lv)比（FRR）下(xia)的混合(he)效(xiao)果(guo)。

作者進壹步對(dui)比(bi)了適(shi)配體修(xiu)飾前(qian)後(hou)脂(zhi)質(zhi)體的物理化(hua)學性質(zhi)，包(bao)括(kuo)粒(li)徑(jing)、PDI和(he)zeta電(dian)位等(deng)（圖(tu)3）。TEM圖像(xiang)顯示了脂(zhi)質(zhi)體的形(xing)態(tai)，而(er)UV-Vis光(guang)譜分(fen)析證(zheng)實(shi)了亞(ya)甲(jia)藍在脂(zhi)質(zhi)體中的包(bao)封效率(lv)以及適(shi)配體的修(xiu)飾(shi)成(cheng)功(gong)。研究還(hai)通過DPBF實(shi)驗檢測(ce)了MB-Lip和(he)Apt-MB-Lip在光(guang)照條(tiao)件下(xia)的單(dan)線(xian)態氧生成(cheng)效(xiao)率(lv)，結果顯示Apt-MB-Lip具有更(geng)高(gao)的單(dan)線(xian)態氧產率(lv)，這(zhe)表(biao)明其(qi)在(zai)光(guang)動(dong)力療法（PDT）中的潛(qian)力更(geng)大(da)。

接著(zhe)，作者進行(xing)了瞬(shun)態(tai)三(san)重(zhong)態差(cha)分(fen)光(guang)聲(sheng)成(cheng)像(xiang)（TTD-PA）的系(xi)統設計(ji)與體外(wai)驗證(zheng)實(shi)驗。體外(wai)實(shi)驗中，研究者通過對(dui)不同樣(yang)本(ben)（墨水(shui)、MB-Lip、Apt-MB-Lip）的成(cheng)像(xiang)，驗證(zheng)了Apt-MB-Lip在(zai)TTD-PA成(cheng)像(xiang)中的優異(yi)性能。

最(zui)後，作(zuo)者展(zhan)示了在(zai)Lewis肺癌(ai)（LLC）小(xiao)鼠(shu)模(mo)型中的體內(nei)成(cheng)像(xiang)實(shi)驗。圖5展(zhan)示了TTD-PA成(cheng)像(xiang)的實(shi)驗流(liu)程，小(xiao)鼠(shu)接受(shou)MB-Lip或Apt-MB-Lip靜(jing)脈(mai)註(zhu)射後(hou)，分(fen)別在不同時間(jian)點(dian)進行(xing)成(cheng)像(xiang)。結果表(biao)明，Apt-MB-Lip在(zai)腫(zhong)瘤(liu)區(qu)域(yu)的滯留時(shi)間(jian)更(geng)長(chang)，信號更(geng)強(qiang)，顯示出(chu)優異(yi)的腫(zhong)瘤(liu)靶(ba)向能力。

本(ben)研究通過微流(liu)控技術成(cheng)功(gong)制(zhi)備(bei)了適(shi)配體修(xiu)飾的脂(zhi)質(zhi)體，並在瞬(shun)態(tai)三(san)重(zhong)態差(cha)分(fen)光(guang)聲(sheng)成(cheng)像(xiang)中展示了其(qi)優異(yi)的靶(ba)向性和成(cheng)像(xiang)能力。研究結(jie)果(guo)證(zheng)明，這(zhe)種新型探針在癌(ai)癥診斷(duan)和治(zhi)療中具有良(liang)好的應(ying)用(yong)前(qian)景。同時(shi)，本(ben)文展示的微流(liu)控芯(xin)片設計(ji)和生產工藝也(ye)為未(wei)來(lai)生物醫學成(cheng)像(xiang)探針的研(yan)發(fa)提供(gong)了可(ke)行(xing)的低(di)成(cheng)本(ben)解決(jue)方(fang)案。