熊麗琴課題組最新研究成果：利用熒光聚合物納米探針實(shí)現(xiàn)活體棕色脂肪的多尺度成像
棕色脂肪是一種具有特殊生理功能的組織，它在冷刺激和激素作用下可以進(jìn)行適應(yīng)性產(chǎn)熱，從而消耗大量的脂肪酸。通過棕色脂肪產(chǎn)熱來消耗能量給肥胖和糖尿病等代謝疾病的治療提供了新的啟發(fā)和思路。
近年來，以棕色脂肪為疾病治療靶點(diǎn)的相關(guān)研究快速發(fā)展，利用影像學(xué)方法對棕色脂肪進(jìn)行活體成像并加以定性定量的研究將對病理研究、藥物篩選和藥效評估等領(lǐng)域具有重大意義。目前棕色脂肪成像應(yīng)用較為廣泛的是磁共振成像（MRI）和利用18F標(biāo)記探針的正電子發(fā)射掃描成像（PET），這兩種成像方式掃描時間長，儀器昂貴且PET成像的成像特異性較差，不利于大規(guī)模臨床前研究。熒光成像由于成像速度快，成本較低，且無放射性等特點(diǎn)在大規(guī)模高通量的臨床前小動物成像中具有優(yōu)勢。
上海交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院熊麗琴課題組設(shè)計(jì)合成了一系列不同尺寸，不同表面修飾的近紅外熒光聚合物納米探針用于棕色脂肪快速成像。其中，水合粒徑約30納米，羧基修飾的聚合物納米探針呈現(xiàn)出優(yōu)異的棕色脂肪成像效果。在經(jīng)尾靜脈注射5分鐘后，探針即可到達(dá)小鼠肩胛部位和腋下的棕色脂肪。除此之外，腹股溝處的脂肪組織中也檢測出明顯的熒光信號，腹股溝脂肪已被生理學(xué)研究證實(shí)是米色脂肪（棕色脂肪和白色脂肪的中間型）的聚集處。除全身活體熒光成像之外，探針的棕色脂肪成像選擇性及信噪比分析也分別在細(xì)胞層次，切片水平和離體水平得到了多尺度的證實(shí)。值得注意的是，利用最新的探頭式活體共聚焦內(nèi)窺鏡技術(shù)，該課題組報(bào)道了聚合物納米探針在活體大小鼠棕色脂肪中的實(shí)時、動態(tài)行為，包括探針在血管中的運(yùn)送及向脂肪組織中逸出的過程。
相比于目前已報(bào)道的三種棕色脂肪熒光成像探針：熒光小分子染料納米探針，熒光小肽和單臂碳納米管，聚合物納米探針的成像特異性更高（棕色脂肪形狀輪廓更清晰），成像部位不局限于肩胛部位棕色脂肪（肩胛部位，腋下及腹股溝處），成像速度更快且無需低溫和激素刺激。該研究中利用聚合物納米探針應(yīng)用于棕色脂肪成像領(lǐng)域中尚屬首次被報(bào)道，這進(jìn)一步拓展了聚合物納米探針在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用范圍與此同時也為棕色脂肪的相關(guān)研究提供了新的影像學(xué)手段和技術(shù)。
該研究成果以“Multiscale Imaging of Brown Adipose tissue in Living Mice / Rats with Fluorescent Polymer Dots”為題發(fā)表在材料學(xué)領(lǐng)域國際著名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（影響因子=7.5, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10 (24), pp 20884–20896）。第一作者為郭一曉碩士，通訊作者為熊麗琴特別研究員。該項(xiàng)目獲國家重大專項(xiàng)科研基金資助（2016YFC1303100）以及國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目資助（項(xiàng)目批準(zhǔn)號：81671738、81301261、21374059）。
文章全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b06094
熊麗琴為上海交通大學(xué)特別研究員，長期從事熒光共軛聚合物納米探針的研究工作，主要研究方向?yàn)椋耗[瘤分子影像，淋巴系統(tǒng)功能成像，棕色脂肪成像等。
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