첨단 소재: 취약한 죽상 경화성 플라크 검사를 위한 신기술

심혈관 질환 (CVD)은 인간의 건강에 가장 심각한 위협 중 하나입니다. 특히 우리나라에서는 심혈관 질환으로 인한 이환율과 사망률이 여전히 증가하고 있습니다. 죽상 동맥 경화증 (AS)은 심혈관 질환의 주요 병리학적 원인입니다. 염증 반응은 AS의 모든 단계를 통해 실행, 동맥 지방 줄무늬의 생성에서 AS의 형성에, 심지어 플라크의 파열. 동시에, 대식세포는 산화저밀도 지단백(oxLDL)을 폼 세포로 흡수하는 과정에서 중요한 역할을 한다. 동시에, 그것은 염증 요인의 큰 숫자를 방출하고 불안정한 AS 플라크를 생성합니다. 임상 연구에 따르면 AS 플라크가 풍부한 폼 세포는 파열이 용이하고 혈전을 형성하여 심근 경색 및 뇌졸중과 같은 치명적인 합병증을 초래하는 것으로 나타났습니다. 따라서, 효과적으로 폼 세포를 식별하고 취약한 AS 플라크를 구별하는 것은 임상 심혈관 질환의 예방 및 치료에 큰 의미가 있다.

이를 바탕으로 베이징대학교 건강과학연구소의 정레민 교수와 분자심혈관 과학의 핵심 연구소는 Ti3C2/ICG 나노복합재를 PA 나노프로브로 사용하여 취약한 AS 플라크의 직접적인 인트라비티 이미징 을 성공적으로 실현한 비침습적 PA 이미징 플랫폼을 개발하도록 팀을 이끌었습니다. 연구 결과는 "취약한 죽상 경화성 플라크의 생체 내 광음향 이미징을 위한 비VVASive 나노 프로브"라는 제목으로 "고급 재료"잡지에 온라인으로 게시됩니다.

Ti3C2 나노시트와 ICG 모두 PA 이미징 성능이 뛰어납니다. 더욱이, Ti3C2 나노시트는 넓은 특이적 표면적을 가지며 다양한 ICG 분자가 장착된 나노 캐리어로 사용될 수 있으므로 Ti3C2/ICG 나노프로브는 PA의 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 취약한 플라크의 고도로 선택적 인식을 수행하기 위해, 인간의 눈은 AS 플라크의 폼 세포에서 과발현 골테오폰틴(OPN)을 표적으로 선택했다. 항 OPN 항체 (OPN Ab)의 변형을 통해 형성 된 OPN Ab / Ti3C2 / ICG 나노 프로브는 폼 세포및 취약한 플라크 조직을 특별히 인식 할 수 있습니다. AS 모델 마우스에 정맥 주사 후, OPN-Ab/Ti3C2/ICG 나노 프로브는 깨지기 쉬운 플라크가 풍부한 대동맥 아치에 특히 향상된 PA 이미징을 보였다.

연구원은 또한 어떤 처리를 겪지 않은 대식세포및 거품 세포가 어떤 빨간 형광도 보여주지 않는다는 것을 것을을 발견했습니다. OPN-Ab 수정의 부족으로 인해 Ti3C2/ICG 나노 프로브가 OPN을 과발현하는 폼 셀로 배양하더라도 비특이적 친화력은 매우 약합니다. 폼 세포의 OPN 발현은 대식세포보다 훨씬 높기 때문에 OPN Ab/Ti3C2/ICG 나노프로브와 공동 배양된 폼 세포가 적색 형광을 크게 향상시킬 것으로 예상되며, 대식세포는 형광 신호가 상대적으로 약하다.

내적 초음파 (IVUS), X 선 이미징, 광학 일관성 단층 촬영 및 자기 공명 (MR) 이미징은 AS의 임상 진단을 위해 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다. 이러한 기술을 사용하면 AS 플라크의 상세한 형태를 잘 관찰하고, 플라크의 용해도를 분석하고, 친밀감 미디어의 두께를 측정할 수 있다. 그러나 민감도가 상대적으로 낮고 AS 플라크의 주요 구성 요소를 선별하기가 어렵기 때문에 AS 취약 플라크의 식별에 큰 어려움을 겪고 있습니다. 광음향 이미징은 광학 이미징의 고감도와 초음파 이미징의 상대적으로 높은 침투 깊이를 결합한 새로운 유형의 생체 의학 진단 방법이며, 높은 공간 해상도와 양호한 조직 대비를 결합합니다. 예를 들어, 내부 소스를 사용하여 헤모글로빈 (PA) 또는 외인성 지질 (PA)의 비교는 일반적인 근적외선 흡착과 정상 조직, 나노 물질 및 유기 염료 분자에서 특정 조직에서 헤모글로빈 (PA)을 구별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이전 연구에서, AS의 PA 화상 진찰은 상업적인 내성 초음파 카테터 또는 AS 패의 도움으로 주로 내트라바스 내 PA 화상 진찰에 집중되었습니다. 그러나, 순수한 체외 연구는 완전히 보다 현실적인 혈액 함유 및 복잡한 조직 환경에서 PA 이미징의 타당성을 증명할 수 없습니다. 생체 내 혈관 PA 이미징은 살아있는 조직을 직접 식별하기 쉽게하는 침습적 인 진단 방법입니다. 손상된 플라크는 많은 불확실성을 불러일으킵니다.

근적외선 나노 프로브의 출현은 위의 단점을 극복하기위한 좋은 솔루션을 제공합니다. 근적외선 나노 프로브는 일반적으로 우수한 광학 흡수 계수를 가지고 있으며, 이는 강력한 배경 간섭의 도전에 동시에 직면하더라도 PA 이미징의 감도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 기능성 aptamers와 나노 프로브의 조합은 분자 수준 비 침습적 진단을 더욱 촉진합니다. 그러나 AS 질병에 비침습적 PA 이미징의 적용은 아직 초기 단계에 있습니다.

요컨대, 연구팀은 취약한 AS 플라크의 직관적인 진단을 위해 OPN-Ab/Ti3C2/ICG 나노 프로브를 기반으로 하는 비침습적 생체 내 PA 이미징 플랫폼을 제안했습니다. Ti3C2 나노시트를 나노캐리어로 사용함으로써 PEI 코팅과 함께 OPN-Ab의 공유 결합 및 ICG 분자의 큰 부하가 잘 실현된다. 프로브 기반 PA 이미징은 분자 수준에서 AS 플라크의 주요 구성 요소를 선별하기위한 좋은 솔루션이며, 또한 깊은 조직의 비 침습적 이미징 (인간 경동맥, 경동맥 및 경동맥)의 추가 탐사를위한 많은 기회를 제공합니다.