【纳米】X射线成像技术揭示金纳米颗粒在正常和损伤肾脏中的不同传输过程

德克萨斯大学达拉斯分校的郑杰团队利用X射线成像技术，成功地非侵入观察到经肾代谢的金纳米颗粒在正常以及损伤肾脏中的不同转运过程和分布特征。

Fri Jan 19 00:00:00 CST 2018 X一MOL资讯

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经肾脏代谢的纳米材料相比传统的纳米材料具有更好的临床应用前景，近年来引起越来越多研究者的关注。然而这类材料如何在肾脏中传输并与肾脏细微结构相互作用尚无深入的研究。近日，德克萨斯大学达拉斯分校的郑杰团队利用X射线成像技术，成功地非侵入观察到经肾代谢的金纳米颗粒在正常以及损伤肾脏中的不同转运过程和分布特征。

金原子相比于其他原子具有较高的X射线吸收系数，金纳米颗粒可以在X射线下清晰造影。郑杰团队首先确认经肾代谢的微小金纳米颗粒（~3 nm）可以在X射线下显著提升肾脏的对比度，并调节引入体内的纳米颗粒数量以实现肾脏细微结构以及输尿管的高分辨率造影。在正常的动物模型中，金纳米颗粒进入血液循环后快速滤入肾皮质，之后随尿液转运至髓质、肾盂、输尿管和膀胱。纳米颗粒在肾皮质、髓质和肾盂处的信号衰减可拟合为单因数指数式衰减，并具有可比的半衰期。在单侧输尿管结扎造成的损伤肾脏模型中，金纳米颗粒仍可在肾皮质、髓质和肾盂处产生显著信号，但是衰减不明显，结扎的输尿管不可见，表明纳米颗粒在损伤肾脏仍可滤过进入肾皮质，但是由皮质向髓质及肾盂的转运得到显著抑制。进一步的量化分析显示，相比于对侧正常肾脏，损伤肾的血流灌注量和60分钟代谢率都显著降低。这些代谢动力学分析结果可同时在静态X射线图及体外组织病理学分析上找到相关证据，且静态X射线图可提供病灶的相关信息。60分钟的X射线图显示，金纳米颗粒在对侧正常肾脏几乎没有累积，但在损伤肾的髓质和肾盂之间有显著的积聚，表明该位置很可能是病灶中心。体外病理学分析表明，单侧输尿管结扎造成了髓质内大面积的肾小管扩张和损坏，而金纳米粒子大量沉积在这些损伤的肾小管管腔中，长时间（8天）积聚可引发肾小管上皮细胞对金纳米颗粒的摄取。这一结果与X射线成像给出的病灶位置高度吻合，并进一步揭示经肾代谢纳米颗粒在长期积聚后可能引发的潜在细胞损害。

该研究揭示了经肾代谢纳米金颗粒在正常和损伤肾脏中呈现出不同的转运动力学和分布行为。研究结果丰富了当前有关纳米材料和生理环境相互作用的知识，为经肾代谢纳米材料未来的临床应用提供了重要的信息。同时，传统X射线成像技术与经肾代谢金纳米颗粒结合的应用可无侵入产生高分辨率的肾脏造影图，为临床前研究肾脏损伤提供了一条新思路。

这一成果近期发表于Angewandte Chemie International Edition 上，并被评为VIP文章。该文章同时得到Nature Reviews Materials 的报道¹。论文的第一作者为徐婧。另外，郑杰团队打算招收2至3名研究生，有兴趣的同学请将简历、托福和GRE成绩发送至jiezheng@utdallas.edu。

该论文作者为：Jing Xu, Mengxiao Yu, Phoebe Carter, Elizabeth Hernandez, Andrew Dang, Payal Kapur, Jer-Tsong Hsieh and Jie Zheng

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