Sci Adv丨凌代舜、李方園聯合開發基于親電性增強型磁傳感器的磁共振成像用于休眠腫瘤細胞簇的活體檢測

在復雜的活體生理環境中，能夠實現亞百微米尺度下休眠腫瘤細胞簇的靈敏檢測，對癌癥的早期診斷和干預具有重要意義。超高場（≥ 7 T）磁共振成像（MRI）因其超高空間分辨率和信噪比，已成為當前腫瘤診斷領域的新興前沿醫學影像技術之一。磁共振造影劑通過加速目標組織中水質子的弛豫來提高成像信號，從而增強檢測靈敏度。與傳統順磁性金屬離子（如Gd3+）螯合物相比，磁性納米粒子因其磁性可調、表面易修飾等優勢，被認為是理想的磁共振造影劑選擇。然而，為維持穩定性以及進行靶向修飾，磁性納米粒子表面常需高密度吸附強配位配體，這會降低其順磁性中心的親電性，削弱與水分子之間的配位能力。這種配位能力的下降限制了磁性納米粒子通過偶極相互作用增強水質子T1弛豫的能力，導致現有磁性納米粒子的實際弛豫效能仍未超越傳統的金屬螯合物，未能充分發揮其潛在的弛豫優勢。

近期，上海交通大學凌代舜教授團隊與上海交通大學醫學院附屬松江醫院李方園研究員團隊在Science Advances期刊發表了題為

An electrophilicity-engineered magnetic sensor for MRI detection of dormant tumor cell clusters

圖1. 親電性增強型磁傳感器的設計原理。

具體而言，通過摻雜電負性較強的貴金屬金于釓基納米粒子中，增強了順磁性離子中電子的偏移，從而提升了其親電性。親電性增強后，順磁性離子與水分子的配位作用得以加強，促使水質子與順磁性離子在Solomon-Bloembergen-Morgan（SBM）理論中的內層區域發生高效偶極相互作用，從而顯著增強水質子的T1弛豫效能。在9 T超高場MRI中，該磁傳感器的縱向弛豫率（r1）達到23.2 mM-1s-1，且橫向弛豫率與縱向弛豫率的比值（r2/r1）僅為1.3。連接靶向EpCAM的適配體后，基于該磁傳感器的ECD-MRI在體外可成功分辨出少于800個癌細胞，并能夠在體內檢測到~ 68.5 μm的休眠腫瘤細胞簇。值得注意的是，在檢測到休眠腫瘤細胞簇后，及時通過手術切除方式進行干預，能夠使荷瘤小鼠的生存率提高至100%（圖2）。

圖2. 基于EEMS的ECD-MRI能夠在活體內實現對百微米尺度下休眠腫瘤團簇的高靈敏檢測。

上海交通大學變革性分子前沿科學中心凌代舜教授和上海交通大學醫學院附屬松江醫院李方園研究員為該文章的共同通訊作者。助理研究員梁澤宇、助理研究員張博和博士生劉尋為共同第一作者。碩士生肖琳與謝尚志、博士生杜慧，以及松江醫院王綺玥副研究員對本研究有直接貢獻。

https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciadv.aea5236

制版人： 十一

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