洪茂椿、张云等在长余辉成像指导的肿瘤术中切除取得了新进展

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目前主要的术前肿瘤造影技术有CT、MRI、PET，然而这些手段都缺乏实时性，无法在术中提供影像参考。肿瘤的手术切除主要还是依靠临床医生的经验判断，这经常导致了肿瘤残留。荧光成像由于其具有实时性，高灵敏度，高分辨率等优点，已经成为了指导肿瘤术中切除的研究热点。然而，对于术中残留的微小肿瘤组织，仍需要更高的灵敏度来识别。
       长余辉材料由于其无需持续激发的特点，成像时没有生物组织产生的背景荧光干扰，因此灵敏度很高。基于此特点，中科院物构所洪茂椿院士、张云研究员团队通过介孔二氧化硅模板法合成了稀土近红外长余辉颗粒（Zn1.3Ga1.4Sn0.3O4:Cr0.005, Y0.003，mZGS），并在其外层包覆二氧化锰壳层，设计了超灵敏的纳米探针mZGS@Mn。在正常组织中，长余辉颗粒发光被表面二氧化锰猝灭，而在肿瘤微环境中二氧化锰快速降解，恢复余辉发光，从而进一步提高灵敏度。以此超灵敏探针指导肿瘤术中切除，实现了肿瘤术中切除过程中残留病灶的精确高效识别（图1）。

图1. 超灵敏探针合成并用于长余辉成像指导肿瘤切除术示意图。

       团队构筑了多种肿瘤模型来验证此探针的性能。在4T1原位瘤模型中，术中的肿瘤/正常组织（T/NT）信号比高达58.8，对于<2mm的残留肿瘤信噪比仍保持12.4，并且能够清晰分辨肿瘤切缘。在多发微小肿瘤模型中，能够高灵敏度识别多发微小肿瘤，并且能够发现<1mm的残留肿瘤组织，T/NT比高达9.2。在肝癌模型中，T/NT信号比达到6.2，残留肿瘤组织信噪比仍有4.1，能够区分出残留肿瘤。而在肺转移癌模型中，此探针能够有效区分病变部位和肺组织，从而指导手术切除。
        综上所述，该工作设计的这一超灵敏长余辉探针，能够适用于多种模型的术中成像，以指导肿瘤切除，并且能够有效识别残留的肿瘤组织，彻底清除肿瘤。相关工作以“Near-Infrared Persistent Luminescence Nanoprobe for Ultrasensitive Image-guided Tumor Resection”为题，发表在Advanced Science（DOI: 10.1002/advs.202207486）上，第一作者是中科大博士生林芃，通讯作者是史俊朋副研究员、洪茂椿院士和张云研究员。
       论文信息：Near-Infrared Persistent Luminescence Nanoprobe for Ultrasensitive Image-guided Tumor Resection. Peng Lin, Junpeng Shi*, Ye Lin, Qian Zhang, Kexin Yu, Lin Liu, Liang Song, Yile Kang, Maochun Hong*, Yun Zhang*. Advanced Science. DOI: 10.1002/advs.202207486
        原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202207486
        文章来源：福建物构所
       张云，中国科学院福建物质结构研究所研究员，博士生导师，入选“福建省百人计划”“中科院海西院百人计划”“厦门市双百计划”“国务院华人华侨重点创新创业团队”等等。主要研究方向多功能纳米材料的结构设计与可控合成及其生物医学多模态影像与治疗研究，稀土纳米材料在分子检测技术中的开发、应用和产品转化。团队研发出的心肌心梗标志物的检测技术，在世界领域内占据领先地位。张云研究员在SCI等国际著名学术期刊发表文章十余篇，授权专利十余项。主持承担及参与国家自然科学基金、福建省重点战略性新兴产业项目、厦门市重点科研项目等基金项目二十余项。
         洪茂椿　男，博士，中国科学院福建物质结构研究所研究员，中国科学院院士，亚太材料科学院院士，第三世界科学院院士。《Crystal Growth & Design》，《结构化学》和《波谱学》杂志副主编,《Inorg. Chem. Commun.》，《Inorg. Chim. Acta》，《J. Mol. Struct.》，《中国科学B版》和《化学进展》等杂志编委。