超声在医学的许多领域中作为关键技术，包括产科、肿瘤学和心脏病学在再生医学中的新兴应用。然而，超声的一个关键限制因素是靶组织相对于背景的低对比度。来自美国加利福尼亚大学的研究人员近日在Nanoscale杂志上发表论文，描述了一种新型的杯形二氧化硅纳米粒子，类似于外泌体，并在再生医学成像中对标记的干细胞有显著的超声阻抗不匹配现象。这些外泌体样的二氧化硅纳米粒子（ELS）是通过乳液模板和二氧化硅前体双-三乙氧基甲硅烷基-乙烷（bis-triethoxysilyl-ethane ，BTSE）和双-3-三甲氧基甲硅烷基丙基-胺（bis-3-trimethoxysilyl-propyl-amine，TSPA）产生的。研究人员发现40％的TSPA就可以得到外泌体样的形态，以及适合标记间充质干细胞的正电荷。然后研究人员将这种新结构与超声中使用的其他二氧化硅结构进行比较，包括Stober二氧化硅纳米粒子（Stober silica nanoparticles，SSN）、MCM-41介孔二氧化硅纳米粒子（MCM-41 mesoporous silica nanoparticles，MSN）和介孔泡沫二氧化硅纳米粒子（mesocellular foam silica nanoparticles，MCF），然后发现ELS会造成增强的干细胞信号应答，这是因为其携带的正电荷促进细胞的摄取以及回声反射的增加。体内检测是用小于500个细胞进行的，在用于标记的浓度下并没有检测到细胞毒性。利用这种新型结构，研究人员希望外泌体样粒子的成像最终可以在包括药物递送在内的很多应用中得到应用。
图1：通过乳液模板合成的140nm左右的外泌体样粒子
图2：粒子标记的MSC在体内的超声成像以及细胞回声反射性的定量
参考文献：Chen F, Ma M, Wang J, Wang F, Chern SX, Zhao ER, Jhunjhunwala A, Darmadi S, Chen H, Jokerst JV. Exosome-like silica nanoparticles: a novel ultrasound contrast agent for stem cell imaging. Nanoscale. 2017 Jan 7;9(1):402-411. PubMed PMID: 27924340
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