人類(lèi)重大疾?。ㄈ缧难芗膊?、腦中樞神經(jīng)系統疾病等）的早期診斷是目前臨床醫學(xué)最具有挑戰性的問(wèn)題之一，及時(shí)高效的診斷可以實(shí)現疾病的早發(fā)現、早治療，顯著(zhù)提高患者的生存率。因此，開(kāi)發(fā)高效的影像診斷造影劑有望為未來(lái)人類(lèi)重大疾病的根治提供技術(shù)保障，是當前國際生物醫用材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和前沿。最近，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員施劍林、步文博與復旦大學(xué)附屬腫瘤醫院、華山醫院等密切合作，在生物醫用稀土功能材料新型納米影像探針的設計、制備與醫學(xué)應用中取得了系列重要研究進(jìn)展。

以心血管疾病為例，心臟、血管（動(dòng)脈、靜脈、微血管）相關(guān)的急性或慢性疾病，一般都或多或少與動(dòng)脈硬化有關(guān)。然而，目前的臨床醫學(xué)水平還很難對動(dòng)脈粥樣硬化斑塊實(shí)現早期診斷。因此，高性能血池造影劑的研制在動(dòng)脈粥樣硬化的高效早期診斷中具有潛在的應用前景?；诖?，依據該研究團隊關(guān)于稀土Gd無(wú)機影像探針的磁共振影像增強機理的研究（Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 298-307）和“表面Gd離子效應”的設計思想（超小粒徑以增加表面功能Gd離子比例、顯著(zhù)提高造影性能），他們設計、制備了超小尺寸NaGdF4（約2納米）影像探針，其磁共振造影性能是臨床Gd劑的兩倍，并成功應用于實(shí)驗兔血管造影及動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的早期高效診斷；同時(shí)由于巧妙的結構設計（探針表面修飾DTPA螯合劑），避免了探針中Gd3+泄露所帶來(lái)的潛在生物毒性，并可以通過(guò)腎臟高效排出體外，為解決“無(wú)機探針難降解、活體內滯留所導致的潛在生物毒性”科學(xué)難題提供了一個(gè)可借鑒的研究思路；同時(shí)該工作系統研究了探針活體內生物相容性、血液指標等，為納米造影劑的臨床轉換醫學(xué)提供了參考。相關(guān)研究成果已在線(xiàn)發(fā)表于Adv. Mater., 2014, DOI: 10.1002/adma.201305222。

在腦中樞神經(jīng)系統疾病中，腦膠質(zhì)瘤是最為惡性的顱內腫瘤，然而由于血腦屏障的存在，腦膠質(zhì)瘤等腦部重大疾病的早期診斷和有效治療均不理想。針對目前影像探針存在著(zhù)跨越血腦屏障侵害性、效率低、靶向性差以及腦膠質(zhì)瘤成像診斷模式單一等缺點(diǎn)，依據該研究團隊關(guān)于“正負晶格屏蔽效應”的設計思路（Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 4285-4294），他們采用晶格外延生長(cháng)技術(shù)，制備了高性能上轉換發(fā)光（UCL）/ 磁共振成像（T1-MRI）雙模式影像探針（NaYF4:Yb/Tm/Gd@NaGdF4）：核殼結構設計不但顯著(zhù)提高了上轉換發(fā)光性能，同時(shí)又高效引入了磁共振（T1-MRI）造影功能，實(shí)現了UCL/T1-MRI雙模式成像。進(jìn)一步在探針表面嫁接具有雙靶向功能的多肽（Angiopep-2），則賦予探針雙靶向功能：即不僅可以靶向腦微血管內皮細胞，通過(guò)受體介導方式高效跨越血腦屏障，同時(shí)可以靶向腦膠質(zhì)瘤（U87MG），定位腫瘤邊界，為部分解決“腦膠質(zhì)瘤術(shù)前T1-MRI診斷及術(shù)中熒光介導切除”醫學(xué)難題提供了新的思路，具有潛在的重要醫學(xué)臨床應用前景。相關(guān)研究成果已發(fā)表于ACS Nano, 2014, 8 (2), 1231–1242。該工作在線(xiàn)發(fā)表后受到相關(guān)國際媒體的關(guān)注，其中ChemPubSoc Europe （歐洲化學(xué)出版協(xié)會(huì )）旗下專(zhuān)業(yè)新聞媒體ChemistryViews 以Bimodal Nanoprobes to Image Brain Tumors 為題對該工作進(jìn)行了專(zhuān)題報道。

上述研究成果得到了國家自然科學(xué)基金、上海市啟明星跟蹤計劃、上海市“科技創(chuàng )新行動(dòng)計劃”納米科技專(zhuān)項和上海市人才發(fā)展資金的支持。