钬基纳米探针助力超高分辨率脑血管成像：开启血管疾病精准诊疗新篇章

高分辨率血管成像在体内深部组织面临挑战，研究人员开展基于钬（Ho）纳米探针增强的超高场强（9.4T）磁敏感加权成像（SWI）研究。结果显示可实现 10μm 脑血管成像，为血管相关疾病诊断、治疗和预后评估提供新工具。

　　

在人体这个复杂的 “小宇宙” 中，血管就像纵横交错的 “交通网络”，负责运输营养物质和代谢废物，维持身体各个器官的正常运转。然而，当这个 “交通网络” 出现异常时，各种疾病也会随之而来，比如肿瘤的生长离不开新生血管提供养分，中风发生时脑部血管的堵塞或破裂更是会对大脑造成严重损伤。因此，清晰地观察血管，尤其是微小血管的状况，对于疾病的诊断、治疗和预后评估至关重要。

目前的血管成像技术可谓 “各有千秋”，却又都存在短板。光学成像虽然空间分辨率高，但就像近视的人看远处，只能看清身体表面和体外的情况，无法深入体内；而超声血管造影、数字减影血管造影、计算机断层扫描血管造影和磁共振血管造影（MRA）等临床常用技术，空间分辨率又难以突破 100μm 的 “瓶颈”，微小血管在它们的 “视野” 里依旧模糊不清。磁敏感加权成像（SWI）作为磁共振成像（MRI）家族的 “潜力股”，本可凭借独特的相位信息增强对比，放大微小血管，但缺乏高灵敏度的成像探针，使得它的能力大打折扣。在这样的背景下，开发新的成像策略来突破现有技术的局限，实现超高分辨率的血管成像，成为医学研究领域亟待解决的难题。

为了攻克这一难题，国内研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一项基于钬（Ho）基纳米探针增强的 SWI 策略研究，致力于实现超高分辨率的脑血管成像。最终，研究人员取得了令人瞩目的成果，相关论文发表在《Biomaterials》上。这一研究成果意义非凡，为血管相关疾病的精准诊断提供了全新的范式，就像给医生们配备了一台更精准的 “显微镜”，帮助他们更清晰地观察病变血管，为疾病的治疗和预后评估提供有力依据。

研究人员在开展这项研究时，运用了多种关键技术方法。在纳米探针制备方面，通过共沉淀合成结合聚乙二醇（PEG）修饰的方法，制备出 PEG-NaHoF₄纳米探针（NPs）。成像技术上，利用 9.4T 的超高场强 SWI 进行体内成像。在疾病模型构建上，选用了胶质瘤和中风这两种具有代表性的脑部疾病模型，以便观察纳米探针在不同疾病状态下对血管成像的效果。

下面来详细看看研究结果：

• PEG-NaHoF₄ NPs 的合成与表征：研究人员通过调整反应条件，采用共沉淀法合成了不同粒径的油酸（OA）-NaHoF₄ NPs。透射电子显微镜（TEM）图像显示这些纳米颗粒具有良好的单分散性，粒径分别为 3.1nm、9.3nm 和 13.5nm。X 射线衍射（XRD）图谱表明，3.1nm 的 OA-NaHoF₄ NPs 为立方相，9.3nm 和 13.5nm 的则是纯六方相。经过 PEG 修饰后得到的 PEG-NaHoF₄ NPs，具备均匀的粒径、合适的流体动力学尺寸（约 20nm），拥有良好的生物相容性和长达 710min 的血液循环半衰期。在 9.4T 磁场下，它还展现出高 r₂/r₁（742.7）和 T₂弛豫率（r₂, 73.16 s^-1 mM^-1） ，这些特性为后续的成像研究奠定了坚实基础。
• 体内脑血管成像：利用 PEG-NaHoF₄ NPs 增强的 SWI 技术，在 9.4T 超高场强下，研究人员成功实现了对直径小至 10μm 的脑部微血管的高分辨率成像。由于纳米探针在血管内的高磁化率，产生了显著的磁敏感伪影（blooming effect），使得血管在成像中看起来比实际更大，实现了近十倍的血管放大效果，从而清晰地展现出微小血管的形态。
• 疾病模型中的应用：在胶质瘤和中风这两种脑部疾病模型中，PEG-NaHoF₄ NPs 发挥了重要作用。在胶质瘤模型中，它能够清晰地显示肿瘤血管，帮助研究人员更好地了解肿瘤的血供情况；在中风模型中，则可以对中风后的侧支循环进行高分辨率可视化，为评估中风后的脑部血液供应恢复情况提供关键信息。此外，该技术还能检测到肿瘤和中风导致的血脑肿瘤屏障（BBTB）和血脑屏障（BBB）的破坏情况，为深入研究疾病的病理机制提供了有力工具。

从研究结论和讨论部分来看，这项研究首次提出了基于钬基纳米探针增强的 SWI 技术，用于超高场强下的微血管高分辨率成像。PEG-NaHoF₄ NPs 凭借其优异的性能，为血管成像带来了新的突破。这种成像技术不仅能够清晰地观察到微小的脑血管，还在肿瘤和中风等疾病的研究中展现出巨大的应用潜力，有助于深入了解疾病的发生、发展机制，为早期诊断、精准治疗以及预后评估提供了关键支持。它就像一把钥匙，为打开血管相关疾病诊疗的新大门提供了可能，有望推动医学领域在血管疾病研究和治疗方面取得更大的进展，让更多患者受益。