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近紅外熒光染料可測量皮膚和血管年齡

2018-04-04 14:09

據(jù)外媒報道，來自韓國基礎科學研究院自組裝和復雜性研究中心的一個研究小組，日前合成了一種造影劑，可用于觀察和測量彈性蛋白；這種蛋白質能為血管壁提供強度，還能為皮膚提供彈性。熒光染料能有助于更好地了解彈性蛋白在生物過程中的作用，并驗證血管和器官的健康狀況。

該論文的協(xié)作者Chang Young-Tae解釋道：“由于彈性蛋白位于皮下組織中，很難用現(xiàn)有的方法顯現(xiàn)；此外，它還是一種復雜的蛋白質，因為它有各種形式，可變的化學鍵合，而且也很難制作一個用于計算機學習的模型；為了達到篩選的目的，我們使用了完整的彈性蛋白來避免這些問題�！�

日前，該研究小組開發(fā)了一種被稱為ElaNIR的近紅外（NIR）彈性蛋白熒光造影劑，能夠檢測活體動物組織彈性。該方法使用了波長為700-900nm的近紅外線，由于其優(yōu)異的皮膚滲透性，可以達到彈性蛋白的要求。ElaNIR是從系列發(fā)射近紅外線的熒光分子中選擇出來的。熒光材料往往都會粘附在其他物質上，導致目標周圍的圖像區(qū)域模糊。另一方面，ElaNIR在同一分子內具有相同數(shù)量的正負電荷，可最大限度地減少與血清蛋白、正常組織和器官的非特異性結合，從而提供更清晰的圖像。

ElaNIR不僅在近紅外范圍發(fā)射熒光，還可以通過光聲光譜法觀察含有彈性蛋白的結構。在光聲成像中，吸收的光能轉化為超聲波，比熒光更能穿透皮膚。因此，與熒光成像相比，光聲技術可以在ElaNIR中提供更高的靈敏度和更高的空間分辨率。借助這種技術，科學家們能夠通過檢測由被吸收的近紅外光產生的超聲波來獲取3D層析成像。

科學家利用兔主動脈的橫截面演示了ElaNIR與彈性蛋白的選擇性結合過程。然后，他們將它用于研究擁有高彈性蛋白的老鼠器官。EleaNOR能夠凸顯肺部、皮膚、膀胱、腎臟、主動脈和耳部的彈性蛋白。

最后，ElaNIR在活體動物身上進行了測試。在對老年和年輕小鼠進行靜脈注射后，研究小組能夠比較各研究組皮膚中彈性蛋白的含量。與年輕老鼠相比，老年組老鼠彈性蛋白的數(shù)量明顯減少（1.8倍）。使用光聲技術獲得的高分辨率3D層析圖象，可視化地顯示了彈性蛋白的分布。ElaNIR的另一個特點是可以快速從系統(tǒng)中清除：在四小時內超過90%的注射物能從血液中清除。