解放军总医院许百男教授与中科院化学所宋延林研究员《Adv. Opt. Mater.》: 钙钛矿探针用于脑胶质瘤细胞快速成像

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胶质母细胞瘤（GBM）是最常见的恶性脑肿瘤之一，具有异质性和侵袭性生长的特点，术前无法准确定位肿瘤范围。因此，术前识别 GBM范围和边缘，准确勾勒出肿瘤的形状，精确定位病灶区域，是实现肿瘤准确切除、最大限度减少神经功能损伤的根本保证。近日，中国人民解放军总医院第一医学中心神经外科许百男教授团队与中科院化学研究所宋延林研究员、苏萌副研究员团队等联合在国际期刊Adv. Opt. Mater.上发表题为 “Water-Dispersing Perovskite Probes for the Rapid Imaging of Glioma Cells” 的研究论文。

本文报道了一种新型钙钛矿纳米晶荧光材料。通过调控荧光材料表面与氯毒素（靶向胶质瘤膜蛋白通道的多肽)的静电相互作用形成纳米探针，实现脑胶质瘤细胞的快速可视化成像。进一步，借助生信分析挖掘氯毒素靶向蛋白在肿瘤细胞内表达情况，进而验证纳米探针靶向脑胶质瘤细胞成像效果。研究发现，该钙钛矿纳米探针可实现15分钟快速脑胶质瘤细胞成像，为后期在组织层面上的快速病理诊断、实现脑胶质瘤精准切除提供有效平台。

图1 水溶性钙钛矿探针用于胶质瘤细胞的快速成像。a)合成策略示意图。部分图形是使用BioRender.com创建; b) 钙钛矿量子点（PQDs）和钙钛矿纳米晶（P-PNCs）的XRD谱; c) PQDs和P-PNCs的FTIR光谱; d) PQDs、P-PNCs和蚀刻P-PNCs的XPS电子能谱。

图2 PQDs和P-PNCs的形貌和光学性能表征。 a) PQDs, b) P-PNCs的TEM图像; c) P-PNCs对应粒径分布; d) PQDs和P-PNCs在甲苯溶液中的吸收光谱和PL光谱;e) PQDs和P-PNCs在甲苯溶液中的量子产率PLQY谱;f) PQDs和P-PNCs的时间分辨PL衰减谱。(a)内插图所示为所选PQDs对应的HRTEM图像。

图3 氯毒素（CTX）结合基因的生物信息学分析及P-PNC探针的表征。CTX三个结合基因在多形性胶质母细胞瘤(GBM)、低级别胶质瘤(LGG)的表达情况：a) CLCN3;b) ANXA2; c) MMP2; d)不同浓度的P-PNC探针水溶液在环境光(上)和365 nm紫外光(下)的照片; e) P-PNC与CTX多肽结合过程中表面Zeta电位的变化情况; f) P-PNC探针的时间分辨PL衰减谱; h) P-PNC探针水溶液中30 天的PL荧光光谱稳定性测试; i) P-PNC探针的TEM图像和元素能谱。

图4 P-PNC探针对胶质瘤细胞快速成像。a) 37℃下P-PNC探针识别15分钟的细胞荧光成像图;对照组仅给P-PNC (不含CTX)处理的U251MG细胞; HA、U118和U251MG细胞用P-PNC探针(CTX负载)处理; b) 405 nm和488 nm激光同时激发的U251MG细胞三维荧光共聚焦成像; (c) P-PNC探针识别15分钟和60分钟U251MG细胞的共聚焦荧光显微镜图像，标尺为20 μm。