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超聲在醫學的許多領域中作為關鍵技術，包括產科、腫瘤學和心臟病學在再生醫學中的新興應用。然而，超聲的一個關鍵限制因素是靶組織相對于背景的低對比度。來自美國加利福尼亞大學的研究人員近日在 Nanoscale 雜志上發表論文，描述了一種新型的杯形二氧化硅納米粒子，類似于外泌體，并在再生醫學成像中對標記的干細胞有顯著的超聲阻抗不匹配現象。這些外泌體樣的二氧化硅納米粒子（ELS）是通過乳液模板和二氧化硅前體雙 - 三乙氧基甲硅烷基 - 乙烷（bis-triethoxysilyl-ethane ，BTSE）和雙 -3- *氧基甲硅烷基丙基 - 胺（bis-3-trimethoxysilyl-propyl-amine，TSPA）產生的。研究人員發現 40%的 TSPA 就可以得到外泌體樣的形態，以及適合標記間充質干細胞的正電荷。然后研究人員將這種新結構與超聲中使用的其他二氧化硅結構進行比較，包括 Stober 二氧化硅納米粒子（Stober silica nanoparticles，SSN）、MCM-41 介孔二氧化硅納米粒子（MCM-41 mesoporous silica nanoparticles，）和介孔泡沫二氧化硅納米粒子（mesocellular foam silica nanoparticles，MCF），然后發現 ELS 會造成增強的干細胞信號應答，這是因為其攜帶的正電荷促進細胞的攝取以及回聲反射的增加。體內檢測是用小于 500 個細胞進行的，在用于標記的濃度下并沒有檢測到細胞毒性。利用這種新型結構，研究人員希望外泌體樣粒子的成像zui終可以在包括藥物遞送在內的很多應用中得到應用。
圖 1：通過乳液模板合成的 140nm 左右的外泌體樣粒子
圖 2：粒子標記的 MSC 在體內的超聲成像以及細胞回聲反射性的定量
參考文獻：Chen F, Ma M, Wang J, Wang F, Chern SX, Zhao ER, Jhunjhunwala A, Darmadi S, Chen H, Jokerst JV. Exosome-like silica nanoparticles: a novel ultrasound contrast agent for stem cell imaging. Nanoscale. 2017 Jan 7;9(1):402-411. PubMed PMID: 27924340
