客户案例

利用小动物活体成像系统揭示治疗ALI与阻断肺纤维化的双重纳米策略

来源: ELSEVIER发布于: 2025-01-23查看原文 →

研究挑战

急性肺损伤(ALI)极易恶化为致死性的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)及肺纤维化。其病理机制复杂,涉及线粒体功能障碍(ROS爆发/钙超载)和剧烈的炎症反应。现有的单一治疗手段难以同时打破这两个恶性循环,且药物难以精准递送至受损的肺泡上皮细胞。

解决方案

开发了一种由MDA-MB-231细胞膜包裹的中空介孔二氧化 ceria (HMCeO2) 纳米颗粒组成的仿生平台。该平台负载钙螯合剂(BAPTA-AM)并修饰了RAGE拮抗肽(RAP)。通过 '内/外' 协同机制,不仅清除了ROS、恢复了钙稳态,还精准阻断了炎症信号通路。

核心成果

  • ALI小鼠模型的存活率在24小时内从73.3%提升至100%。
  • 成功利用荧光成像证实了纳米药物在受损肺部的特异性富集和长效滞留。
  • 有效阻断了ALI向肺纤维化发展的进程,恢复了肺组织的结构与功能。

研究背景:ALI/ARDS治疗的瓶颈

急性肺损伤(ALI)和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是重症监护室中高死亡率的主要原因之一。如果不进行有效干预,受损的肺泡上皮细胞(AECs)会导致肺泡-毛细血管屏障破坏,并最终发展为不可逆的肺纤维化。这一过程涉及复杂的细胞内线粒体稳态失衡(氧化应激和钙超载)以及细胞外的炎症风暴。

双重纳米平台治疗ALI和阻断肺纤维化的机制示意图
双重纳米平台治疗ALI和阻断肺纤维化的机制示意图

核心挑战:如何实现多靶点协同治疗与精准递送?

研究团队面临的主要挑战在于:如何设计一种单一载体,既能进入细胞内部清除ROS并螯合过量的钙离子,又能在细胞外部阻断炎症信号通路。此外,如何证明这种复杂的纳米药物在体内能够真正靶向受损的肺部组织,而不是被肝脏等器官快速代谢,是验证其疗效的关键前提。

技术路径解析与科辰星飞解决方案

为了验证纳米药物的生物分布(Biodistribution),中国海洋大学与江西中医药大学联合研究团队使用了近红外荧光染料 DiR 和红色荧光染料 RhoB 标记纳米颗粒,并在不同时间点对小鼠主要器官进行了离体荧光成像(Ex vivo NIR imaging)。实验结果清晰地展示了药物随时间推移在肺部的显著富集。

这一环节正是小动物活体荧光成像技术的典型应用场景。科辰星飞的LumiFluor AVIS X 6 小动物活体成像系统专为多色荧光与近红外成像优化,具备极高的检测灵敏度和光谱分离能力。对于此类涉及 DiR(近红外)和 RhoB(可见光)多通道标记的实验,AVIS X 6 能够清晰区分不同染料的信号,精准定量药物在肺、肝、脾等器官的分布比例,为药物的靶向性提供坚实的数据支持。

使用 LumiFluor AVIS X 6 复现实验核心步骤

  • 探针标记:利用 DiR 或 RhoB 荧光染料对制备好的纳米颗粒(如 HMCeO2@M231M)进行物理包载或化学偶联标记。
  • 模型给药:建立 LPS 诱导的 ALI 小鼠模型,通过尾静脉注射荧光标记的纳米药物。
  • 时序成像:在注射后 1h、3h、6h、12h、24h 等时间点,利用 LumiFluor AVIS X 6 系统对离体器官(或进行活体全身扫描)进行荧光成像。选择对应的滤光片组(如 DiR 选用 710nm/780nm),获取高信噪比图像并进行辐射效率(Radiant Efficiency)定量分析。
小动物活体成像系统显示的体内生物分布图
小动物活体成像系统显示的体内生物分布图

关键成果与意义

“该复合纳米平台使ALI小鼠的存活率在24小时内从73.3%惊人地提升至100%,并有效阻断了肺纤维化进程。”

这项研究不仅提出了一种创新的“细胞内/细胞外”协同治疗策略,更通过严谨的生物成像手段证实了仿生纳米载体的肺靶向能力。这为急性肺损伤及后续肺纤维化的临床治疗提供了极具潜力的新方案,同时也展示了高端活体成像设备在纳米药物研发中的核心价值。

实现同等级别研究的解决方案

本案例中提及的关键技术可通过以下 科辰星飞 产品实现

即刻开启您的精准洞察之旅

让我们专业的解决方案顾问,根据您的具体研究需求,量身定制最适合的成像系统。

我们承诺,您的信息将被严格保密,我们的解决方案顾问将在 1 个工作日内与您取得联系。