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癌症诊断的分子光声成像
个性化治疗的新分子生物标志物的出现需要有效地评估生物标志物靶向药物递送。遗憾的是，存在缺乏的临床前成像模态，可以在深度上提供具有高灵敏度和分辨率的分子特异性成像。高分辨率光学成像受到亚毫米穿透深度和极小的成像场的严重限制，而生物发光成像具有差的空间分辨率。因此，迫切需要为临床前研究开发可靠，可重复，验证和实惠的分子成像工具，其可以加速药物发现过程并允许对有前途的治疗方法进行彻底评估。188bet体育网址最近，光声成像（PAI）已成为临床前成像的强大工具 - 具有多种商业系统和越来越多的用户，其中可以以良好的分辨率在显着的深度（最多5厘米）中检测光学对比度。然而，这些最终用户缺乏可靠，可重复和验证的分子PAI平台，以补充其翻译研究。188bet体育网址目前可用的造影剂在PAI所需的脉冲照射下没有足够的光稳定性，缺乏足够的PAI信号发电能力，或者它们的吸光度光谱与血红蛋白的吸光光谱显着重叠，这减少了成像对比度。
我们的假设是，一个能够同时对小动物的解剖、功能和分子病理学进行可视化的商业级PAI平台将显著提高基础和临床前研究的结果。188bet体育网址该研究项目的中心主题是一种新型分子特异性PAI造影剂188bet体育网址和信号/图像处理算法的开发，优化和验证，以实现疾病的可再现，定量，纵向和断层摄影成像及其对治疗的反应。我们的造影剂基于抗体靶向脂质体，该抗体靶向脂质体加载着吲哚菁绿（ICG）染料（Lipo-JICG）的J-骨料。以J-聚集体形式的脂质体隔室中的ICG分子的封装与高有利的性质相关体内PAI：（i）强烈，窄吸光度在〜890 nm，在那里它可以随心所欲地从血红蛋白光谱中解混;（ii）由于染料聚集介导的PAI信号的增强介导的热梯度和吸光度增加;（iii）实施鲁棒的半定量PAI分析，其不会干扰重要的生理参数的成像，例如血氧饱和度。我们的初步数据显示，与单体ICG和二氧化硅涂覆的金纳米棒相比，Lipo-JICG显着提高了稳定性和PAI信号强度，后者认为是最佳的商业PAI造影剂。
合作者:Konstantin Sokolov博士，Jason Cook博士，Stacy Moulder博士，Gaiane Rauch博士，Anil Sood博士
微mesatses分子超声成像的目标相变纳米液滴
恶性扩散的测定是口腔癌最重要的预后因素，对综合治疗计划的发展至关重要。这些转移是主要驾驶员，后面的年龄超过6,400人死亡，美国口腔癌的66％的5年生存率。与其他癌症一样常见，口腔癌细胞最初扩散到Sentinel淋巴结（SLN），这往往是原发性癌症部位的近似。因此，对SLNS中的微量酶（MMET）的存在准确和及时评估SLNS中的存在对于正确的分期和治疗计划至关重要。目前没有有效的术前方法来评估来自口腔癌的淋巴结受累。尽管其显着潜在的发病率，选修颈部解剖（终端）是评估这些患者淋巴病的存在或缺乏的金标准。为了最大限度地减少患者负担，SLN活组织检查（SLNB）已被提倡作为实现MMET精确检测的较少的侵入性手段。然而，目前SLNB程序的指导标准淋巴动物曲线术后血液损失，据报道，报告的假负率高达32％。Lymphoscintigraphy’s use of a radiotracer requires radiation safety compliance throughout the clinical workflow, which adds additional cost and logistical overhead, while the inherently poor resolution of the gamma camera used to localize this radiotracer during the procedure produces high false-negative rates when the SLN site is too close to the tumor and becomes masked. Because of these significant shortcomings, there is an urgent clinical need for a point-of-care imaging technology that can be safely and noninvasively implemented to reliably detect and adequately visualize SLN mMets in real-time and to obviate the need for highly invasive END procedures.
本课题的目标是开发一种靶向造影剂和188bet体育网址无创成像技术，以高精度的时空分辨率准确识别sln中的mMets。我们的假设是靶向可激活纳米液滴(TANs)可以在SLN mMets中特异性标记癌细胞，并可以使用传统超声(US)成像系统进行实时高对比度成像，提供即时诊断信息，以促进及时和低侵袭性治疗(例如，消除END程序)和/或术中指导手术/活检干预。我们的成像方法，tan -分子超声淋巴成像(MUSL)，有望提供一种独特的多功能造影剂，其尺寸轮廓从分子靶向传输所需的纳米尺度(如纳米液滴)到高对比度的微尺度(如微泡)，可以远程改变。高分辨率成像与传统美国。该平台有潜力通过提供一种单一的、癌症特异性的、非放射性的造影剂来解决当前治疗标准的所有缺点，这种造影剂可以在术前或术中使用标准的临床US进行无创和清晰的可视化。这种技术进步有望在口腔癌的分期、治疗计划和治疗指导方面实现“飞跃”。
合作伙伴:Konstantin Sokolov博士和Stephen Lai博士
直接3D打印解剖和功能模仿光声 - 超声成像模拟
定量成像生物标志物（QIB）在提供更有效的患者特异性方面提供巨大潜力， 和理性的临床护理。但是，将QIB方法从研究工具转化为临床实践已经证明挑战，大部分是因为支持这些188bet体育网址方式的强大质量保证（QA）计划所需的成像幻影是不够的。Given the strong dependence of QIBs on the specific functional (e.g., blood flow) and anatomical (e.g., vessel topology) aspects of an interrogated biological system, current imaging phantoms, due to their overly “simplistic design,” do not adequately simulate the wide range of structural complexities and biological variation inherent in a human subject, thus leading to overestimated measurements for precision, particularly reproducibility， 和不准确的偏见评估。研究指出，许多生理(如血管通透性)和解剖(如血管尺度和维数)特征不能在当前的幻像中准确复制。RSNA QIB联盟(QIBA)计量工作组最近发出警告“幽灵并不能代表人类目标的复杂性”，这往往会导致对目标精度的过高估计;因此，他们声称“改善了幻影的现实主义“是一个值得进一步投资的区域。”改进的幻像平台对于验证和优化更为熟悉的基于超声的QIB方法，例如体积血流（VBF）成像，对比度增强的美国（CEU），以及剪切波速（SWS）弹性成像，而这样一个平台在更新的QIB方法的开发中也存在巨大价值，例如超分辨率的成像，声学血管造影,或光声-超声氧饱和成像。为了满足这些需求，下一个成像体模平台应该能够模拟血管和组织的规模、弯曲度、密度和功能，这些都是人类生物学的特征。
该研究项目的总体目标是开发一种3D打印平台，能够制188bet体育网址作出更具有解剖学和功能上的逼真的幻影，用于超声介导成像。我们的假设是，我们的3D打印平台可以为现有的qib提供更强大的验证，为优化新的此类方法提供强大的开发工具，并为更有效的临床医生培训提供生物现实的环境。为此，我们建议使用生物相容的酒黄石作为光吸收剂的投影立体光刻技术来打印聚乙二醇(PEG)基水凝胶，为超声介导成像创建稳定的幻影，具有局部控制的弹性和反向散射，并包含现实/扭曲，小动脉/小静脉规模的支持血流的血管，支持氧气运输到腔外细胞。
合作者：Jordan Miller，Ph.D.