手性纳米颗粒（NPs）的生物应用近年来备受关注。本文合成了具有强手性光学性质和独特磁性性质的磁手性氢氧化钴（Co(OH)2）纳米颗粒，并将其用于活细胞和体内活性氧（ROS）的检测与监测。磁手性Co(OH)2 NPs的圆二色（CD）和磁共振成像（MRI）信号在细胞内ROS检测中表现出0.673至612.971 pmol/10^6 ce...
化学交换饱和转移（CEST）与生物传感器成像冗余位移偏差（BIRDS）分别通过检测可交换质子和非交换质子磁共振信号实现分子成像。由于 CEST 对比同时受温度和 pH 影响，同时采集 CEST 与 BIRDS 可分离二者贡献。本研究评估了利用经 BIRDS 温度校正的比值型 CEST 在体内实现高空间分辨率 pH 成像的可行性。采用...
钙响应磁共振成像（MRI）造影剂为无创监测任意深度神经活动提供了有前景的途径。现有基于 MRI 的钙探针多为合成分子或纳米颗粒，难以以遗传编码形式用于钙信号研究。本文报道一种完全基于天然钙结合蛋白 calprotectin 的新型 MRI 钙传感器。钙离子结合后，calprotectin 通过其富含组氨酸的位点螯合并隔离锰离子（Mn...
本研究提出一种多功能核壳纳米结构的制备与应用。NaYF4:Yb,Er@NaYF4:Yb,Nd具有铒离子上转换发光（UCL），但包覆MnO2纳米片后UCL发射被猝灭。该分级多级UCNP-MnO2在暴露于含谷胱甘肽（GSH）/过氧化氢（H2O2）的微环境时，MnO2纳米片被剥离并转化为顺磁性Mn2+离子，从而恢复UCL并产生磁共振成像（...
本文报道一种基于超极化129Xe Hyper-CEST核磁共振/磁共振成像的细胞内二胺氧化酶（DAO）生物传感器。以葫芦[6]脲（CB6）作为129Xe宿主笼，腐胺二盐酸盐（Put）因氨基与CB6强非共价结合而占据空腔，阻断129Xe与CB6交换，使129Xe@CB6 Hyper-CEST信号处于“关闭”状态。加入DAO后，Put被...
超极化129Xe磁共振因自旋极化增强、在肺实质中溶解性好及对周围化学环境敏感，已成为评价肺结构与功能的重要工具。通常采用化学位移饱和恢复（CSSR）和氙极化转移对比（XTC）定量评估肺结构与功能。超极化129Xe化学交换饱和转移（Hyper-CEST）利用不同化学位移氙信号之间的交换信息，已在体外氙生物传感器研究中广泛应用，但其在体...
铁氧体纳米颗粒（F-NPs）可同时改变癌症诊断与治疗。超顺磁性 F-NPs 具有高磁矩和磁化率，在静态磁场中可增强水质子横向弛豫率，从而通过 MRI 定位颗粒；在交变磁场中局部升温，诱导组织坏死，实现热疗。F-NPs 可通过混合尖晶石化学合成及其尺寸、形貌和涂层进行调控。负载药物的纳米颗粒（D-NPs）可缓慢释放化疗药物，结合 MR...
大多数恶性肿瘤起源于上皮细胞，常表现为紧密连接蛋白（claudin, Cldn）过表达及从紧密连接错误定位。本研究利用产气荚膜梭菌肠毒素 C 末端 claudin 结合域（cCPE）对特定 claudin 的高亲和力，作为 claudin 敏感肿瘤生物传感器的靶向单元。为克服传统弛豫型磁共振成像（MRI）对比剂灵敏度不足，作者采用氙...
超极化气体化学交换饱和转移（HyperCEST）磁共振（MR）技术可显著提高超极化氙-129（129Xe）MRI 对比剂的灵敏度。其信号增强机制是通过选择性去极化被笼状分子包合的氙原子；这些氙原子与溶解相氙池发生化学交换后，使溶解相可检测信号降低。本文首次报道在活体大鼠血管内检测葫芦[6]脲（CB6）这一超极化氙 MRI 对比剂。实...
半胱氨酸（Cys）、同型半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH）等生物硫醇在调节生物体重要功能中发挥重要作用，实时了解其体内分布有助于多种疾病诊断。现有生物硫醇检测方法多为侵入性且需要体外检测。本文报道了一种基于129Xe核磁共振的生物硫醇分子生物传感器。该传感器由包裹氙原子的cryptophane笼和丙烯酸酯基团组成，丙烯酸酯基团作...
纳米颗粒具有与传统材料显著不同的独特物理化学性质，尤其是磁性纳米颗粒（MNPs）的电磁性质，这促使研究者探索其生物医学应用潜力。本文综述了MNPs的常见类型，并从七个方面系统回顾其生物医学应用：磁共振成像（MRI）、癌症治疗、药物与基因递送、骨与牙修复、组织工程、生物传感器及其他方面。结果表明，MNPs因独特性质在多种生物医学应用中...
分子与细胞成像可在体内无创地可视化分子和细胞，不仅用于研究，也用于临床，例如监测细胞再生疗法。细胞移植疗法成功取决于移植途径与准确性、移植后细胞命运以及植入细胞与宿主微环境的相互作用，因此需要实时无创监测移植细胞。磁共振成像（MRI）能以高时间分辨率和高灵敏度对深部组织成像，特别适合该任务。近年来，为改进再生医学中的细胞 MRI，研...
本文报道了一种将顺磁性镧系配合物TmDOTP5-与强T1/T2磁共振对比剂Magnevist和Molday ION共同封装于DPPC脂质体的纳米探针，并评估其用于BIRDS分子成像的可行性。传统脂质体MRI探针主要依赖组织水T1/T2弛豫增强，在强顺磁环境中缺乏特异性分子读出，难以用于疾病治疗监测。BIRDS通过检测TmDOTP5-...
本研究利用自旋超极化氙（129Xe）考察局部分子环境对可逆主客体相互作用的影响。作者采用Hyper-CEST技术对暂时结合于cryptophane-A（CrAma）笼中的Xe客体原子进行标记，并通过改变射频饱和脉冲长度、结合逆拉普拉斯变换，测定氙在不同局部环境中的去极化时间。该局部环境为具有不同流动性的生物膜。研究进一步将该方法拓展...
蛋白激酶（包括蛋白激酶A，PKA）参与众多关键细胞信号通路，但目前在遗传指定细胞群体中实时、高空间分辨率地监测激酶活性仍是未满足需求，对理解复杂生物系统及新药筛选至关重要。作者基于蛋白激酶天然识别序列可通过化学交换饱和转移磁共振成像（CEST-MRI）检测的假设，设计了一种基因编码生物传感器，其由PKA天然底物肽LRRASLG的八个...
本特刊围绕磁性纳米颗粒在生物医学成像、生物传感、治疗及诊疗一体化中的应用，系统介绍磁性纳米颗粒作为多功能纳米平台的发展。磁性纳米颗粒可通过表面化学负载肽、抗体、适配体等生物导向分子，实现肿瘤等靶区富集，并可进一步搭载成像基序或治疗剂，形成多模态成像或诊疗一体化纳米装置。特刊内容涵盖新型磁性纳米颗粒制备、毒性评价、体外生物标志物检测、...
本研究开发并表征了一种可植入的多功能藻酸盐微球系统，集生物传感、药物递送和磁共振成像（MRI）于一体。系统以葡萄糖氧化酶（GOx）和氧敏感荧光染料三(4,7-二苯基-1,10-菲啰啉)氯化钌(II)（Rudpp）构成葡萄糖生物传感器，以双氯芬酸钠（Diclo）作为抗炎药，以柠檬酸包覆氧化铁磁性纳米颗粒（Fe3O4 MNP）作为 MR...
用于磁共振成像（MRI）的‘氙生物传感器’概念最早由伯克利团队于2001年提出，证据表明与生物素标记 cryptophane 结合的超极化 129Xe 可在远低于常规增强 MRI 实验的典型浓度（nM–mM）下检测链霉亲和素。近年来，129Xe 生物传感器在分子成像挑战方面取得多项进展。例如，已合成具有约10倍更高氙亲和力和不同 1...