在腫瘤治療領(lǐng)域，準(zhǔn)確判定手術(shù)切除范圍是確保療效與長期預(yù)后的關(guān)鍵。特別是對于經(jīng)過新輔助放化療后的局部晚期直腸癌患者，腫瘤邊界可能因治療而發(fā)生改變，如何精確定位殘留病灶或微小轉(zhuǎn)移灶，成為外科醫(yī)生面臨的巨大挑戰(zhàn)。目前臨床常用的定位技術(shù)各有不足：內(nèi)鏡下染料（如亞甲藍(lán)、納米碳混懸液）注射標(biāo)記簡便，但存在顯著的擴(kuò)散暈染，邊界模糊；鈦夾結(jié)合X射線定位則可能在術(shù)前發(fā)生脫落，且無法在磁共振（MR）下顯影；而常規(guī)的影像學(xué)檢查對微小病灶的定位精度有限。這些缺陷直接影響了手術(shù)中“陰性切緣”的獲得，增加了術(shù)后復(fù)發(fā)風(fēng)險。因此，臨床迫切需要一種能夠整合高對比度可視化標(biāo)記與高精度成像功能的新型定位劑。

為了回應(yīng)這一迫切需求，來自廈門大學(xué)醫(yī)學(xué)院東方醫(yī)院的研究團(tuán)隊，在《Materials》期刊上發(fā)表了一項創(chuàng)新性研究。他們巧妙地利用納米技術(shù)，設(shè)計并合成了一種名為MB/(DP-PEG)-BSA@MnO₂納米混懸液（MDPBMNs）的新型多功能材料。該研究旨在開發(fā)一種能夠通過漿膜下注射直接給藥，同時實現(xiàn)肉眼直接觀察和MR雙模態(tài)成像的精準(zhǔn)定位平臺，以克服傳統(tǒng)方法的擴(kuò)散問題和成像短板。

為開展此項研究，作者團(tuán)隊運(yùn)用了多個關(guān)鍵技術(shù)方法。在材料合成與表征方面，他們通過生物礦化與氧化還原反應(yīng)制備了BSA@MnO₂納米顆粒，并利用二磷酸-聚乙二醇（DP-PEG）進(jìn)行表面修飾，再通過靜電吸附負(fù)載亞甲藍(lán)（MB），最終得到MDPBMNs。研究使用了動態(tài)光散射（DLS）、透射電鏡（TEM）、原子力顯微鏡（AFM）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、X射線衍射（XRD）和X射線光電子能譜（XPS）等手段全面表征了納米顆粒的理化性質(zhì)。在安全性評價中，采用了MTT法、鈣黃綠素-AM/碘化丙啶（PI）雙染法進(jìn)行體外細(xì)胞毒性檢測，并通過紅細(xì)胞溶血實驗評估血液相容性。體內(nèi)研究則采用了SD大鼠和巴馬小型豬兩種動物模型，通過組織病理學(xué)（H&E染色）、血液學(xué)分析、氧化應(yīng)激標(biāo)志物檢測以及電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）分析錳離子代謝，系統(tǒng)評估了生物安全性。在成像性能評估方面，研究在3.0 T場強(qiáng)下進(jìn)行了體外和體內(nèi)的MR成像，并利用離體豬結(jié)腸模型和巴馬小型豬活體模型，系統(tǒng)評價了MDPBMNs的擴(kuò)散行為及在不同胃腸道部位（胃、小腸、結(jié)腸）的標(biāo)記與成像效果。

通過一系列表征技術(shù)證實成功合成了MDPBMNs。納米顆粒呈藍(lán)棕色，水合粒徑約為83.70±5.43 nm，分布均勻（PDI<0.2）。透射電鏡顯示其形貌規(guī)則，粒徑約80 nm。傅里葉變換紅外光譜和X射線光電子能譜分析確認(rèn)了MnO₂核心、BSA和DP-PEG的成功修飾以及MB的有效負(fù)載，形成了類似核殼的結(jié)構(gòu)。

MDPBMNs在儲存30天后水合粒徑會增大，但經(jīng)超聲處理后能恢復(fù)至接近初始大小，證明了其良好的抗絮凝和再分散能力。凍干復(fù)溶實驗表明，加入4%牛血清白蛋白（BSA）作為保護(hù)劑后，凍干品能快速復(fù)溶（<60秒），且復(fù)溶后的粒徑、多分散指數(shù)和成像性能與新鮮樣品相當(dāng)，顯示出優(yōu)異的儲存穩(wěn)定性，便于臨床使用。

體外細(xì)胞實驗（MTT法和Calcein-AM/PI染色）表明，在濃度不高于150 μg/mL時，細(xì)胞存活率均≥75%，顯示出良好的細(xì)胞相容性。溶血實驗證實其不會引起紅細(xì)胞溶血。在SD大鼠模型中，漿膜下注射MDPBMNs后，主要器官的氧化應(yīng)激指標(biāo)（MDA、SOD、CAT）與對照組無顯著差異。在巴馬小型豬的長期（30天）實驗中，動物的生存狀態(tài)、體重增長、血液學(xué)指標(biāo)、器官系數(shù)及組織病理學(xué)檢查均未發(fā)現(xiàn)異常。此外，通過ICP-MS追蹤錳離子（Mn²⁺）代謝發(fā)現(xiàn)，Mn²⁺主要在注射后2小時內(nèi)在肝臟和腎臟快速積累，隨后持續(xù)下降，在15天時各器官含量已降至與對照組無差異的水平，表明其主要通過肝腎途徑被有效清除，避免了長期器官沉積。

在3.0 T MR下，MDPBMNs表現(xiàn)出優(yōu)異的雙模態(tài)對比增強(qiáng)能力。在150 μg/mL濃度下，其縱向弛豫率（1/T1）和橫向弛豫率（1/T2）分別達(dá)到12.3 [Mn] mM^-1s^-1和19.5 [Mn] mM^-1s^-1，是臨床常用對比劑釓噴酸葡胺（Gd-DTPA）的3.65倍和4.63倍。

為模擬腫瘤微環(huán)境（TME，酸性、高谷胱甘肽），進(jìn)行了GSH觸發(fā)的錳離子釋放研究。在pH 6.5、存在4 mM GSH的條件下，MDPBMNs在120分鐘內(nèi)可釋放近99%的Mn²⁺，證實其在TME中能快速響應(yīng)并釋放具有成像功能的順磁性Mn²⁺。

在離體豬結(jié)腸模型上，對比了MDPBMNs與碘對比劑、Gd-DTPA的擴(kuò)散行為。注射12小時后，150 μg/mL MDPBMNs的擴(kuò)散直徑（1.27±0.13 cm）顯著小于碘劑（2.61±0.18 cm）和Gd-DTPA（2.98±0.22 cm），且無顯著暈染，顯示出更高的定位精度。MR成像也證實MDPBMNs能產(chǎn)生清晰的T1加權(quán)像高信號和T2加權(quán)像低信號對比。

在巴馬小型豬的胃、小腸和結(jié)腸進(jìn)行漿膜下注射MDPBMNs（150 μg/mL）。MR成像顯示，注射后30分鐘即在所有部位產(chǎn)生強(qiáng)對比信號。信號在注射后第3天達(dá)到峰值，并可持續(xù)至少7天以上，滿足圍手術(shù)期定位的時間窗口需求。至第30天，MR信號雖顯著減弱，但剖腹探查時注射點仍可見明顯的黑棕色標(biāo)記點。作為對照的納米碳混懸液（NCSI）組則無任何MR成像信號，且標(biāo)記點擴(kuò)散明顯。

本研究得出結(jié)論，成功研發(fā)的MDPBMNs是一種集成了可見光標(biāo)記與MR雙模態(tài)成像功能的腫瘤微環(huán)境響應(yīng)型納米平臺。其核心優(yōu)勢在于：1) 精準(zhǔn)定位：通過漿膜下直接注射給藥，避免了納米顆粒進(jìn)入全身循環(huán)可能帶來的風(fēng)險，且擴(kuò)散范圍極小，克服了傳統(tǒng)染料標(biāo)記的顯著暈染問題；2) 優(yōu)異成像：在腫瘤微環(huán)境中響應(yīng)性釋放Mn²⁺，其MR弛豫率顯著優(yōu)于臨床常用對比劑Gd-DTPA，并能提供長達(dá)一周以上的有效成像窗口；3) 高安全性：系統(tǒng)的體外和體內(nèi)（SD大鼠、巴馬小型豬）安全性評估證實了其良好的生物相容性，且Mn²⁺主要通過肝腎途徑被快速清除，無長期器官沉積擔(dān)憂；4) 易于轉(zhuǎn)化：合成方法簡便、重復(fù)性好，凍干后穩(wěn)定性佳，支持大規(guī)模生產(chǎn)和臨床轉(zhuǎn)化。

這項研究的重大意義在于，它為解決胃腸道腫瘤外科手術(shù)中長期存在的精準(zhǔn)定位難題，提供了一個極具臨床轉(zhuǎn)化潛力的創(chuàng)新方案。MDPBMNs將直觀的術(shù)中染色與可定量的術(shù)前/術(shù)中影像導(dǎo)航相結(jié)合，有望幫助外科醫(yī)生更精確地確定腫瘤邊界和手術(shù)切緣，從而實現(xiàn)真正的“精準(zhǔn)切除”，這對于提高腫瘤根治率、保護(hù)正常組織功能、改善患者預(yù)后具有重要的推動作用。