近红外标记的维甲酸类造影剂用于骨肉瘤成像的研究

目的：开发一种具有＂找寻、治疗、可视＂功能的生物造影剂。方法：采用化学合成的方法得到近红外标记的维甲酸类造影剂,并进行骨肉瘤细胞的体外结合试验;皮下接种裸鼠,构建骨肉瘤的异种移植模型,持续10d对裸鼠进行体内光学成像,观察药物在体内的重新分布,并最终用免疫组织化学法对成像结果进行验证。结果：体外细胞结合试验证明,合成的维甲酸造影剂可以很好的与人的骨肉瘤细胞相结合,进而内化。近红外光学成像表明,该造影剂可用于骨肉瘤的早期和晚期诊断。全身成像显示了在肿瘤和肝脏的高信号强度。正电子发射断层显像（PET）显示肿瘤部位具有较高水平的18F-FDG代谢。剂量增加反应和毒性试验表明,高剂量的维甲酸造影剂必然与其全身毒性息息相关。免疫组化染色显示,发光组织中肿瘤细胞呈阳性。结论：合成的近红外标记的维甲酸造影剂可以用于检测人类骨肿瘤的异种移植,实现个体化分子诊疗的同时减少全身毒性。     

胃癌血管靶向肽GX1修饰的人血清白蛋白用于胃癌近红外活体成像

目的:以肿瘤血管靶向肽GX1修饰的人血清白蛋白(HSA)作为吲哚菁绿(ICG)的载体,合成近红外荧光探针GX1-HSA-ICG,研究其作为近红外荧光探针在荷人胃癌裸鼠活体中的靶向成像能力。方法:以HSA作为ICG的载体,通过化学修饰与GX1共价连接,合成GX1-HSA-ICG纳米颗粒探针;使用SDS-PAGE对探针合成进行鉴定;采用探针与脐静脉内皮细胞HUVEC以及与肿瘤细胞共培养的脐静脉内皮细胞Co-HUVEC进行结合和竞争抑制试验,验证探针和Co-HUVEC细胞结合的特异性;利用小动物活体成像系统对皮下荷胃癌小鼠进行近红外荧光活体成像,验证探针在体内的胃癌靶向性。结果:成功合成GX1-HSA-ICG。细胞结合与竞争抑制实验显示GX1-HSA-ICG可与Co-HUVEC细胞特异性结合;荷瘤小鼠活体成像也显示出GX1-HSA-ICG较ICG有更长体内的循环时间,并且胃癌组织局部较HSA-ICG有更强的聚集。结论:本研究成功合成了胃癌血管靶向肽GX1修饰的HSA为荧光染料载体的胃癌血管靶向探针,成功对荷胃癌裸鼠进行了活体成像。使用HSA为载体的探针较单纯使用ICG的肿瘤局部滞留能力显著提高,GX1增加了探针的胃癌靶向特异性。该探针在胃癌的早期诊断和抗肿瘤血管生成治疗评估中具有潜在的应用价值。     

近红外光学成像技术及其在神经科学中的应用

近红外光学成像技术是近年发展起来的一种动态检测脑功能的方法。采用这种技术可以测量在脑活动时氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白和细胞色素氧化酶等的变化,同时得到与刺激相关的细胞内和细胞外活动的改变。近红外光学成像技术的时间分辨率较高,并具有简便易行、价格低廉和无损伤性等特点,有望可以同时检测神经元活动、能量代谢以有血液动力学的变化。目前它已作为检验功能性磁共振成像原理的一种方法,并在认知神经科学和医学等的研究中得到越来越广泛的应用。     

近红外荧光染料IR-783介导的肿瘤成像

目的评估近红外荧光染料IR-783在犬自发性肿瘤中的特异性成像。方法将IR-783染料(5μmol/kg)腹腔注射荷瘤裸鼠,通过活体成像仪检测IR-783的代谢周期,在此基础上,将IR-783染料(1.5μmol/kg)通过后肢静脉注射入自发肿瘤犬体内,5 d后手术切除肿瘤组织,分别进行荧光成像、组织切片HE染色、冰冻切片荧光观察。结果 IR-783染料注射荷瘤裸鼠后可以在肿瘤部位检测到特异性荧光,连续观察8 d,仍有较强的荧光。IR-783注射自发肿瘤犬5 d后,可在肿瘤组织中检测到特异性荧光。结论近红外荧光染料IR-783能够被肿瘤组织特异性吸收,可用于犬自发性肿瘤的特异性诊断,具有重要的临床应用前景。     

近红外荧光染料IR-783在膀胱癌中的成像研究

目的:观察研究近红外荧光染料IR-783在膀胱癌中的特异性成像。方法:通过染料与膀胱癌细胞及正常细胞共孵育,观察近红外荧光染料IR-783是否能够实现膀胱癌细胞的选择性成像。利用细胞器示踪剂观察近红外荧光染料在膀胱癌细胞内的共定位;使用IR-783检测循环血液中及尿液中的膀胱癌细胞。结果:近红外荧光染料IR-783可被膀胱癌细胞选择性摄取。IR-783可选择性聚集在膜性细胞器如线粒体和溶酶体内,这种选择性聚集作用使IR-783可以保持较长的染色效果。近红外染料可以检测到血液或尿液极少量的膀胱癌细胞。结论:近红外荧光染料IR-783能够被膀胱癌细胞特异性吸收,可用于血液和尿液中膀胱肿瘤细胞的特异性诊断,具有重要的临床应用前景。     

光声成像造影剂的研究进展

光声成像(PAT)是利用光声效应获得生物组织或材料的断层图像或三维立体图像的一种成像方法,它兼具光学和声学成像的优点,从而成为目前比较有应用前景的一种成像模式。光声成像造影剂是光声成像的对比增强剂,它通过改变局部组织的声学和光学特性,提高成像对比度和分辨率,从而显著增强光声成像的成像效果,成为当前生物医学领域研究的一个热点。目前常见的光声成像造影剂主要有金纳米材料,碳纳米材料,染料相关纳米材料以及其他纳米材料,这些材料有它们独特的优势,它们尺寸小,稳定性好,具有良好的生物相容性,但在临床应用时本身又存在一些问题。本文综述了光声成像造影剂的种类并简要概述了其研究进展,并对其未来在生物医学领域的应用前景做了进一步展望。     

光学相干层析分子成像方法初探

介绍了分子对比剂在光学相干层析成像(optical coherence tom ography,OCT)技术中的研究现状,概述了迄今出现的几种不同的光学相干层析分子成像方法(m olecu lar contrast OCT,简称为MCOCT),讨论了MCOCT的几个重要的实际问题:对比剂的选择范围、激发光强的限制、各种方法灵敏度比较以及MCOCT应用于临床与生物学领域需要考虑的因素。     

重组腺相关病毒小鼠骨骼肌中近红外荧光蛋白表达及活体成像

近红外荧光蛋白因激发光和发射光波长位于近红外区,在动物组织中光吸收和光散射最低,更适宜于动物活体组织的深层成像.构建了一种携带近红外荧光蛋白(near-infrared fluorescent protein,iRFP)713基因的重组表达质粒pAAV-iRFP713,将重组表达质粒与辅助质粒共转染AAV-293细胞,包装重组腺相关病毒(recombinant adeno-associated virus,rAAV)rAAV-iRFP713.重组腺相关病毒表达载体感染体外培养的癌细胞,48h后,荧光显微镜检测显示近红外荧光蛋白在癌细胞中高效表达,荧光明亮.重组腺相关病毒表达载体注射小鼠骨骼肌,48h后,用近红外荧光活体成像系统检测证明近红外荧光蛋白在小鼠骨骼肌中表达较强, 活体组织成像清晰.实验结果表明近红外荧光蛋白在体内体外均能很好地表达并荧光成像,为动物活体组织标记和成像的研究提供新方法.     

新型近红外荧光探针MHI85在胆道系统成像的实验研究

目的:观察一种新型近红外荧光探针MHI85在器官中的成像特点,寻找特异性的器官成像荧光探针,为手术提供帮助。方法:用海洋光学测量系统检测近红外荧光探针MHI85的吸光度和荧光强度,分析其光学特点。随后将近红外荧光探针MHI85注射到CD-1小鼠体内,4小时后观察小鼠体内腹腔、胆囊和胆管、离体小鼠腹部脏器的近红外荧光成像情况。并测量离体脏器的信号背景比(SBR)。结果:近红外荧光探针MHI85最大吸收峰值和荧光峰值分别在690 nm和713 nm,说明其发光谱在700 nm左右,且成像稳定。利用小动物活体成像系统发现,近红外荧光探针MHI85在小鼠胆囊、胆囊管、左右肝管、肝总管可见明显荧光信号。心、肺、肝、胰、脾、肾、十二指肠、小肠均无荧光信号,而胆囊中可见明显的荧光信号。离体脏器SBR结果显示,胆囊的SBR明显高于其他脏器。结论:近红外荧光分子探针MHI85对胆囊及胆道系统具有良好的靶向性,且成像清晰、定位准确。     

半导体型单壁碳纳米管用于近红外二区(NIR-Ⅱ)深层组织光声成像

传统光声成像外源对比剂的光吸收主要集中在可见光区和传统近红外区(NIR,750～900 nm),开发具有更高光学组织穿透能力的近红外二区(NIR-Ⅱ,1 000～1 700 nm)光吸收外源对比剂对活体深层组织光声成像具有重要意义。本文中,作者选取了光吸收峰在1 000 nm左右的半导体型单壁碳纳米管为近红外二区光学吸收外源对比剂,测试了其在近红外二区激光激发下能够产生较强的光声效应。进一步地,作者通过将该纳米材料包埋在仿体组织的不同深度的位置,获得了仿体组织的深层光声成像,成像深度可达1.5 cm。试验结果表明,具有近红外二区光吸收能力的半导体型单壁碳纳米管在活体深层组织光声成像中有很大的应用潜力。     

纳米金在分子影像学中的应用进展

分子影像学的出现将传统的以解剖结构为成像基础的医学影像学带入到以图像阐释细胞／分子结构和功能以及病理改变的新时代。伴随着“后基因组”时代的到来以及“个体化医疗”的兴起,分子影像学对医学领域带来了里程碑式的革命并日益发挥重要作用。在分子影像领域,寻找最佳的分子影像探针／对比剂以及成像方法,以获取更多的细胞或者分子的功能及病理改变的信息日益成为热门的研究领域。纳米金籍其自身的优点在分子影像学的发展中展示出日益广阔的前景。本文就分子影像学的相关技术及纳米金在分子影像学中的应用进展作一简要综述。     

纳米金在分子影像学中的应用进展

分子影像学的出现将传统的以解剖结构为成像基础的医学影像学带入到以图像阐释细胞/分子结构和功能以及病理改变的新时代。伴随着"后基因组"时代的到来以及"个体化医疗"的兴起,分子影像学对医学领域带来了里程碑式的革命并日益发挥重要作用。在分子影像领域,寻找最佳的分子影像探针/对比剂以及成像方法,以获取更多的细胞或者分子的功能及病理改变的信息日益成为热门的研究领域。纳米金籍其自身的优点在分子影像学的发展中展示出日益广阔的前景。本文就分子影像学的相关技术及纳米金在分子影像学中的应用进展作一简要综述。     

MR Molecular Imaging of Prostate Cancer with a Small Molecular CLT1 Peptide Targeted Contrast Agent

Tumor extracellular matrix has abundance of cancer related proteins that can be used as biomarkers for cancer molecular imaging. In this work, we demonstrated effective MR cancer molecular imaging with a small molecular peptide targeted Gd-DOTA monoamide complex as a targeted MRI contrast agent specific to clotted plasma proteins in tumor stroma. We performed the experiment of evaluating the effectiveness of the agent for non-invasive detection of prostate tumor with MRI in a mouse orthotopic PC-3 prostate cancer model. The targeted contrast agent was effective to produce significant tumor contrast enhancement at a low dose of 0.03 mmol Gd/kg. The peptide targeted MRI contrast agent is promising for MR molecular imaging of prostate tumor.     

声电成像在生物电流检测中的应用

心电、头皮脑电、表面肌电等传统无创生物电检测方法可为相关疾病诊断提供电学依据。由于生物电信号是机体细胞群共同放电的混叠集合结果,上述生物电检测方法空间分辨率相对有限。近些年兴起的声电成像利用无创聚焦超声空间编码生物电流,靶向获得精确聚焦位置的电信号,可实现毫米级空间分辨率、毫秒级时间分辨率的无创生物电信号检测,有望成为精准检测生命体深层电活动的新型成像技术。本文首先简述声电成像原理与声电信号特征,进而从声电耦合机理、声电成像方法、声电脑成像及声电心脏成像等方面详细介绍声电成像的典型研究,最后围绕声电成像关键技术环节所面临的挑战,对未来研究方向进行探讨,以期为建立完善的声电成像技术体系和实现其临床转化提供依据与启发。     

荧光蛋白在肿瘤分子影像研究中的应用

绿色荧光蛋白（green fluorescent protein,GFP）是在水母中发现的新型报告分子,该蛋白及其衍生物能在多种生物体内表达并发出荧光,是目前在生物学中研究和开发应用得最广泛的蛋白质之一。尤其是在肿瘤的研究中,荧光蛋白的分子影像可为深入揭示肿瘤发生发展的病理过程的机制,以及对其治疗进行实时、动态、细致、无创、靶向性的探测和跟踪提供有效手段。     

Bioluminescent Bacterial Imaging In Vivo

This video describes the use of whole body bioluminesce imaging (BLI) for the study of bacterial trafficking in live mice, with an emphasis on the use of bacteria in gene and cell therapy for cancer. Bacteria present an attractive class of vector for cancer therapy, possessing a natural ability to grow preferentially within tumors following systemic administration. Bacteria engineered to express the lux gene cassette permit BLI detection of the bacteria and concurrently tumor sites. The location and levels of bacteria within tumors over time can be readily examined, visualized in two or three dimensions. The method is applicable to a wide range of bacterial species and tumor xenograft types. This article describes the protocol for analysis of bioluminescent bacteria within subcutaneous tumor bearing mice. Visualization of commensal bacteria in the Gastrointestinal tract (GIT) by BLI is also described. This powerful, and cheap, real-time imaging strategy represents an ideal method for the study of bacteria in vivo in the context of cancer research, in particular gene therapy, and infectious disease. This video outlines the procedure for studying lux-tagged E. coli in live mice, demonstrating the spatial and temporal readout achievable utilizing BLI with the IVIS system.     

Role of Voltage-gated Potassium Channels in Cancer

Ion channels are being associated with a growing number of diseases including cancer. This overview summarizes data on voltage-gated potassium channels (VGKCs) that exhibit oncogenic properties: ether-à-go-go type 1 (Eag1). Normally, Eag1 is expressed almost exclusively in tissue of neural origin, but its ectopic expression leads to uncontrolled proliferation, while inhibition of Eag1 expression produces a concomitant reduction in proliferation. Specific monoclonal antibodies against Eag1 recognize an epitope in over 80% of human tumors of diverse origins, endowing it with diagnostic and therapeutic potential. Eag1 also possesses unique electrophysiological properties that simplify its identification. This is particularly important, as specific blockers of Eag1 currents are not available. Molecular imaging of Eag1 in live tumor models has been accomplished with dye-tagged antibodies using 3-D imaging techniques in the near-infrared spectral range. Abbreviations: EAG: Ether-à-go-go, VGKCs: voltage-gated potassium channels     

光学分子影像技术及其在药物研发领域的应用

光学分子影像技术是一种发展迅速的生物医学影像技术,能够利用生物发光技术或荧光蛋白等,对生物体内特定的生物过程进行无创的定性或定量研究。应用该技术可以对药物进行筛选,选取具有潜在治疗效果的药物进行后续研究,而终止对可能无效药物的研究,同时可以评价药物对肿瘤的代谢、增殖、血管形成、凋亡和组织乏氧等方面的影响。本文主要介绍光学分子影像技术及其在药物研发,尤其是抗肿瘤药物研发领域的应用。