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精准成像引导创伤性脑损伤治疗取得新进展
发布时间:2023-01-17 11:50  作者:  来源:化学与分子科学学院  阅读:

新闻网讯(通讯员黄彪)1月13日,《自然通讯》(Nature Communications)以研究长文(Research Article)形式,在线发表化学与分子科学学院崔然副教授、张志凌教授在精准成像引导创伤性脑损伤治疗方面的最新研究成果。

论文题为“近红外IIb单原子催化剂用于成像引导下创伤性脑损伤血脑屏障破坏的治疗”(Near-Infrared-IIb Emitting Single-Atom Catalyst for Imaging-Guided Therapy of Blood-Brain Barrier Breakdown after Traumatic Brain Injury)。化学与分子科学学院2020级博士研究生黄彪为第一作者,化学与分子科学学院崔然副教授、张志凌教授、武汉大学口腔医院孙志军教授以及武汉理工大学张明曦副教授为共同通讯作者,武汉大学为第一署名单位。

创伤性脑损伤(TBI)是一种由外力引起、影响最为严重的神经系统疾病,目前它已被世界卫生组织列为造成年轻人死亡和致残的主要原因。脑微血管,作为血脑屏障的重要组成部分,非常容易受到外力而发生损伤,因此,血脑屏障的破坏是TBI中常见且突出的病理特征之一。然而,作为血脑屏障破坏的两大关键证据——脑微血管破裂以及血流灌注不足,由于当前成像技术时空分辨率的不足,仍然难以实现精准的可视化。另外,由于血脑屏障的破坏会引发例如炎症反应以及自由基介导的氧化损伤等等一系列分子生化事件,这些继发性损伤过程将进一步破坏血脑屏障从而导致例如癫痫、帕金森、阿尔兹海默症等长期的脑部并发症,严重影响TBI患者的生活质量。目前,利用自由基清除剂来抑制氧化损伤和神经炎症的神经保护疗法在TBI治疗中显示出良好的前景,但传统的神经保护策略依旧难以为治疗效果的评价提供及时地反馈。

锰单原子催化剂用于创伤性脑损伤后神经保护治疗示意图

为了实现动态影像引导的精准TBI神经保护治疗,武汉大学化学与分子科学学院崔然副教授、张志凌教授、武汉大学口腔医院孙志军教授和武汉理工大学张明曦副教授受到天然Mn超氧化物歧化酶的启发,创新性地将具有抗氧化活性的Mn2+掺入到近红外IIb(NIR-IIb)区Ag2Te量子点中,构建出一种荧光发射波长位于NIR-IIb窗口的Mn单原子催化剂(Mn/QD SAC),高度单原子分散于Ag2Te量子点表面的Mn使得Mn/QD SAC呈现高效清除活性氧的催化活性,能够有效缓解TBI后活性氧介导的神经炎症和神经凋亡(图1),另一方面,由于Mn/QD SAC良好的NIR-IIb荧光性能,能够成功打开TBI治疗过程中的“黑匣子”——以高时空分辨率实时动态地监测血脑屏障状态,为更加精准的治疗提供及时的疗效反馈和有力指导(图2),借助此治疗策略,成功地实现了血脑屏障的快速重建和神经功能恢复。该工作为实时动态影像引导的精准神经保护治疗以及一些活性氧相关疾病提供了新的思路与研究基础。

精准动态影像引导下的创伤性脑损伤神经保护治疗

上述研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金的支持。武汉大学科研公共服务共享平台为此项工作的开展提供了有力的支撑。

全文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-35868-8

(编辑:肖珊)

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