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  實時成像技術可以在任何時候對同一個樣本進行縱向觀察，實現對植入材料的無創跟蹤，被廣泛應用于現代醫學的各個領域。先進的成像技術，如熒光（FL）成像、超聲（US）成像、光聲（PA）成像和X射線計算機斷層掃描（CT），均可以獲取植入材料的相關信息。但是每種成像技術都有其局限性，人們無法使用單一成像技術獲取植入材料的多個降解參數。因此多模式生物成像是未來生物降解材料“可視化”的發展趨勢。由于不同的生物成像模式通常依賴于不同的功能部分或材料成分，開發多模式成像系統最常見的方法是混合或封裝不同的單功能成分到一個平臺。然而，這些方法很容易受到材料相分離、成像部分結構不匹配、信號猝滅和干擾等阻礙。因此，在單個生物材料中實現實時多模式生物成像的同步是非常具有挑戰性的。尤其是，使用的成像模式越多，實現同步就越困難。

  鑒于此，復旦大學朱亮亮、丁建東等合作展示了一種長期多模式生物成像（CT、FL、PA和US成像），并且可以同步體內體外多種生物降解參數的通用共組裝策略。該策略以聚乳酸（PDLLA）作為基本基質，將成像基團以共價鍵的形式接枝到PDLLA鏈的末端，兩條改性的PDLLA鏈以成像基團共組裝，然后通過壓縮成型后植入SD大鼠背部。該共組裝策略的巧妙之處，一方面通過非共價鍵控制了材料的降解的速率，降低因快速降解導致無菌性炎癥的發生概率；另一方面，通過共組裝將成像基團“鎖在”植入物的本體中，有效地避免了隨著植入物的降解產生成像基團大量損失而導致成像信號猝滅。相關研究成果以題為“Imaging moiety-directed co-assembly for biodegradation control with synchronous four-modal biotracking”發表在最新一期《Biomaterials》上。博士生劉青松為第一作者。 

【文章要點】

一、多模式成像

  作者首先通過¹H NMR核磁譜確定了成像基團通過酯化反應接枝到PDLLA鏈末端，并使用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和變溫核磁確定了非共價鍵共組裝的存在。由于熒光分子存在聚集誘導熒光猝滅（ACQ），作者通過體外成像實驗，選擇了熒光強度最強的比例作為植入材料，這樣既保證了固態材料的FL成像效果，也避免了在植入材料降解過程中因熒光分子濃度帶來的信號干擾。作者通過體外加速降解證明了成像基團共組裝控制材料降解速率（質量、分子量和降解液的pH）。

二、體內體外多種參數關聯

  為了獲得該材料生物降解過程的進一步信息，作者對三個參數進行了處理（即質量除以分子量，然后除以體積），得到了材料的固態摩爾濃度的變化趨勢。在整個降解過程中，材料的固體摩爾濃度變化較小。該結果表明，材料可以通過生物可降解中聚合物鏈的斷裂來補償質量損失和吸水體積膨脹。這一結果同樣表明這種共組裝策略在維持材料的緩慢降解過程中發揮了關鍵作用。

  原文鏈接：

  Qingsong Liu, Ye Fu, Bin Wu, Jingyu Tang, Yaoben Wang, Yanping Wu, Man Zhang, Shen Shen, Yang Shen, Caiyun Gao, Jiandong Ding*, Liangliang Zhu*, Imaging moiety-directed co-assembly for biodegradation control with synchronous four-modal biotracking, Biomaterials 2022, 287, 121665.

  https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2022.121665