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2020年全球癌症數據顯示，全球新增癌症患病人數1930萬，新增癌症死亡人數990萬。腫瘤發病率不斷增長且缺乏有效的根治手段，使得惡性腫瘤的預防和早期發現成為控制其流行，降低其致死率的首選策略。研究表明，腫瘤篩查及早診早治是延長患者壽命，縮短治療延遲時間和提高生活質量的最有效途徑。磁共振成像（MRI）是發現早期腫瘤有力手段之一。MRI通過射頻信號改變遍布在生物體各處的質子自旋，從而獲得解剖圖像，具有無創、高空間分辨率和深組織穿透性等優勢。
在MRI檢查中，為提高成像對比度與信噪比，可使用造影劑改變局部組織中水質子弛豫速率來提高病變組織與正常組織在MRI成像中的對比度，從而精準顯示體內組織的功能狀態。目前，商用造影劑的弛豫率較低，導致其用量較大，會增加患者患腎源系統性纖維化和腦部疾病的風險。但受制於Gd3+的配位數，提高造影劑的弛豫率一般會降低造影劑的結構穩定性，因此明確Gd3+與納米材料間相互作用機制並進一步獲得高弛豫率與高穩定性的造影劑尤為重要。
為了實現上述目標，中國科學院上海微系統與信息技術研究所信息功能材料國家重點實驗室董慧課題組、丁古巧課題組提出藉助構建高弛豫率高穩定性MRI造影劑的新策略，藉助石墨烯量子點表面氨基與羧基間協同效應實現造影劑弛豫率提升（普通商用造影劑弛豫率的三倍，圖A）。
動物實驗表明，該造影劑能提高裸鼠的腫瘤組織與正常組織間的對比度（圖B）。此外，在進行腫瘤靶向修飾後，該造影劑在保持高弛豫率的同時對腫瘤細胞靶向率可達95%以上（圖C），進而實現了MRI-熒光雙模態腫瘤靶向成像（圖D）。
圖A：NGQDs-Gd與已報道和商業造影劑在不同場強下弛豫率對比。B：注射NGQDs-Gd前後裸鼠高場MRI成像。C：靶向修飾後FA-NGQDs-Gd對正常細胞和腫瘤細胞的靶向率。D：通過尾靜脈注射2 h和12 h後獲得裸鼠腫瘤靶向熒光圖像。
原文鏈接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c12719
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中國科學院上海微系統與信息技術研究所超導電子學卓越創新中心董慧研究員課題組長期致力於基於超導量子干涉器件的極低場磁共振技術研究及應用探索，與美國加州大學伯克利分校、德國於利希研究中心等國際團隊保持着密切合作，在Biomaterials、Biosens. Bioelectron.、Sens. Actuators B Chem.、Angew. Chem., Int. Ed.等期刊上發表了SCI論文50餘篇，出版英文著作1本，申請專利10餘件、合作申請PCT國際專利1項。目前課題組正在積極探索與拓展極低場磁共振的應用領域，包括移動磁共振技術、高靈敏度磁探針設計及生物檢測技術、極低場核磁弛豫機理研究等。
中國科學院上海微系統與信息技術研究所丁古巧研究員課題組長期致力於石墨烯材料創新製備和應用基礎研究，與萊斯大學、浙江大學、上海交通大學、蘇州大學等國內外團隊保持着密切合作，在Nat. Eletron、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Chem. Mater.、J. Mater. Chem. A等國際知名雜誌上發表研究論文逾200篇。
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