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责编︱王思珍
阿尔茨海默病（AD）是一种复杂的神经退行性疾病，其病理改变复杂多样。如何对其病理进行实时成像示踪是诊断与监测的科学前沿问题。在AD患者的大脑中，铜离子代谢出现紊乱，异常状态的铜离子与Aβ纤维相互作用，促进Aβ转变为不可溶纤维状聚集物，进而形成淀粉样斑块。此外，铜离子的异常还可能加剧氧化应激反应，产生过多的活性氧（ROS），对神经元造成损伤，加速疾病的进展。因此，利用大脑中铜离子的异常态设计AD病理可视化成像探针是个可行思路。 近日，广州医科大学神经科学研究所、附属第二医院神经内科刘军教授团队与中国科学院深圳先进技术研究院盛宗海研究员合作在Chemical Engineering Journal（一区TOP期刊，影响因子13.4）发表题为“Near-Infrared II ratiometric photoacoustic imaging of copper ions in Alzheimer’s disease mice by using biomineralized nanoprobes”的研究论文。研究设计了一种新型光声成像探针，巧妙地利用阳离子交换机制，将ZnS-ICG 转化为CuS-ICG，大幅增强了近红外 II 区（NIR-II）的吸光度，成功实现了高深度、高对比度比率光声成像，这项研究成果对于理解AD 病理和开发治疗策略至关重要，为AD的诊断和靶向治疗开辟了广阔前景。本研究中，刘军教授团队和盛宗海研究员合作开发的新型成像探针成功克服了单波长激发光声成像易受背景干扰、成像深度不足等局限，利用生物矿化的吲哚菁绿负载ZnS探针（ZnS-ICG NPs），迅速与铜离子发生阳离子交换，形成CuS-ICG NPs，展现出高灵敏度、高特异性的铜离子检测能力，同时具有超广线性检测范围。在动物模型中，ZnS-ICG NPs还可高效通过脑膜淋巴管进入大脑，快速到达阿尔茨海默病的关键部位——海马区。![]()
图1：ZnS-ICG NPs的阳离子交换反应对NIR-II比例PA成像特性的影响。更为重要的是，该探针成像深度达6mm，兼具高分辨率，能够清晰地实现对AD小鼠模型中铜离子的高对比度成像。此外，这一新型探针还展现出令人瞩目的神经保护特性。不仅可降低氧化应激，减少细胞内活性氧的产生，还可增强神经元活力，起到神经保护作用，从而构建出一个AD诊疗一体化体系。图2：ZnS-ICG NPs通过MLV通路向大脑传递的体内近红外荧光成像。图3：ZnS-ICG NPs通过阳离子交换反应的神经保护作用。本研究研发的ZnS-ICG NPs作为首个用于实时成像示踪AD病理的NIR-II比率光声探针，可通过脑膜淋巴管途径快速穿越血脑屏障，实现向大脑海马区的高效靶向输送。其独特的阳离子交换机制使其能够与铜离子发生反应，进而实现高灵敏度、高对比度的NIR-II比率光声成像，同时还具备神经保护作用。这一成果有助于深入理解AD病理，是神经影像学和AD研究领域的一项重要进展。原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724101696
广州医科大学神经科学研究所、附属第二医院神经内科廖旺博士、硕士研究生刘潋、罗皓雨为本文第一作者。广州医科大学神经科学研究所、附属第二医院神经内科刘军教授和中国科学院深圳先进技术研究院盛宗海研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广州市科技计划等项目支持。
通讯作者介绍：刘军，教授、主任医师、博士生导师、博士后合作导师，中国杰出青年神经科医师、广东省杰出青年医学人才。现任广州医科大学神经科学研究所所长、广州医科大学附属第二医院神经内科主任、国家核心高级认知障碍诊疗中心（广医二院）负责人、临床研究委员会主任。兼任国家认知中心专家组科研组组长、中国老年保健协会阿尔茨海默病分会（ADC）副主任委员、广东省医学会认知医学分会主任委员，广东省基层医药学会神经内科专业委员会主任委员，广东省精准医学应用学会阿尔茨海默病专委会主任委员，国家自然基金面上及重点项目评审专家等多种学术任职。近年来在国内外刊物发表文章170余篇，包括SCI论文80余篇。主持国家自然科学基金面上项目6项，省部级课题12余项，广州市重点及重大科技项目3项。参与国家科技部重点研发计划2项。主编/参编专著6部（外文专著2部）。曾受邀担任BioMed Res Int专刊主编、J Alzheimers Dis副主编，同时担任多个国际、国内杂志特约审稿人。荣获广东省科技进步三等奖、广东医学科技奖二等奖、广州市科普创新成果奖二等奖。通讯作者介绍：盛宗海，博士，中国科学院深圳先进技术研究院研究员，博士生导师，广东省特支计划青年拔尖人才，深圳市高层次人才。研究领域：分子影像与分子探针。主持国家级科研项目4项（国自然 3 项，科技部重点研发计划 1 项），近五年在Nat Biomed Eng、Angewandte、 Adv Mater、ACS Nano、Sci Bull等期刊发表通讯作者论文30篇。论文被引用和评述7327余次，4篇论文入选 ESI 高被引用论文，单篇最高引用 705 次，h-index 为 46。申请发明专利25项，转让4项。成果获广东省科学技术二等奖，深圳市自然科学二等奖。担任基金委重点项目函评专家和广东省科技奖会评专家。兼任中国生物医学工程学会纳米医学与工程分会委员，中国生物物理学会分子影像专业委员会常委，中国医师协会超声分子影像及人工智能专业委员会委员，广东省精准医学应用学会分子影像分会常委，广东省药学会核素药物专委会常委，分子影像领域国际期刊iRADIOLOGY 青年编委。转载须知：“逻辑神经科学”特邀稿件，且作者授权发布；本内容著作权归作者和“逻辑神经科学”共同所有；欢迎个人转发分享，未经授权禁止转载，违者必究。
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