Published January 20, 2022 | Version v1
Publication Open

A bioactivated in vivo assembly nanotechnology fabricated NIR probe for small pancreatic tumor intraoperative imaging

Creators

  • 1. National Center for Nanoscience and Technology
  • 2. Peking University
  • 3. University of Chinese Academy of Sciences
  • 4. Harbin Medical University
  • 5. Fourth Affiliated Hospital of Harbin Medical University
  • 6. Institute of High Energy Physics
  • 7. Chinese Academy of Sciences
  • 8. University of Peshawar

Description

Real-time imaging of the tumour boundary is important during surgery to ensure that sufficient tumour tissue has been removed. However, the current fluorescence probes for bioimaging suffer from poor tumour specificity and narrow application of the imaging window used. Here, we report a bioactivated in vivo assembly (BIVA) nanotechnology, demonstrating a general optical probe with enhanced tumour accumulation and prolonged imaging window. The BIVA probe exhibits active targeting and assembly induced retention effect, which improves selectivity to tumours. The surface specific nanofiber assembly on the tumour surface increases the accumulation of probe at the boundary of the tumor. The blood circulation time of the BIVA probe is prolonged by 110 min compared to idocyanine green. The assembly induced metabolic stability broaden the difference between the tumor and background, obtaining a delayed imaging window between 8–96 h with better signal-to-background contrast (>9 folds). The fabricated BIVA probe permits precise imaging of small sized (<2 mm) orthotopic pancreatic tumors in vivo. The high specificity and sensitivity of the BIVA probe may further benefit the intraoperative imaging in a clinical setting. Fluorescence probes for detecting tumours during surgery can suffer from poor accumulation and short imaging windows. Here, the author develop fluorescence probes with multiple motifs that permit enhanced circulation times, tumour targeting and use the probes to image pancreatic cancer in mice

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

التصوير في الوقت الحقيقي لحدود الورم مهم أثناء الجراحة لضمان إزالة أنسجة الورم الكافية. ومع ذلك، فإن مجسات الفلورة الحالية للتصوير الحيوي تعاني من ضعف خصوصية الورم والتطبيق الضيق لنافذة التصوير المستخدمة. هنا، نبلغ عن تقنية نانوية نشطة بيولوجيًا في مجموعة الجسم الحي (BIVA)، مما يدل على مسبار بصري عام مع تراكم محسن للورم ونافذة تصوير طويلة. يُظهر مسبار BIVA الاستهداف النشط وتأثير الاحتفاظ المستحث بالتجميع، مما يحسن الانتقائية للأورام. تزيد مجموعة الألياف النانوية الخاصة بالسطح على سطح الورم من تراكم المسبار عند حدود الورم. يتم إطالة وقت الدورة الدموية لمسبار BIVA بمقدار 110 دقائق مقارنة بالإيدوسيانين الأخضر. يعمل الاستقرار الأيضي المستحث بالتجميع على توسيع الفرق بين الورم والخلفية، والحصول على نافذة تصوير متأخرة بين 8-96 ساعة مع تباين أفضل من الإشارة إلى الخلفية (>9 طيات). يسمح مسبار BIVA المصنع بالتصوير الدقيق لأورام البنكرياس العظمية صغيرة الحجم (<2 مم) في الجسم الحي. قد تفيد الدقة والحساسية العالية لمسبار BIVA التصوير أثناء العملية في بيئة سريرية. يمكن أن تعاني مجسات الفلورة للكشف عن الأورام أثناء الجراحة من تراكم ضعيف ونوافذ تصوير قصيرة. هنا، يقوم المؤلف بتطوير مجسات الفلورة بزخارف متعددة تسمح بتحسين أوقات الدوران واستهداف الورم واستخدام المجسات لتصوير سرطان البنكرياس لدى الفئران

Translated Description (French)

L'imagerie en temps réel de la limite tumorale est importante pendant la chirurgie pour s'assurer que suffisamment de tissu tumoral a été enlevé. Cependant, les sondes de fluorescence actuelles pour la bioimagerie souffrent d'une faible spécificité tumorale et d'une application étroite de la fenêtre d'imagerie utilisée. Ici, nous rapportons une nanotechnologie d'assemblage in vivo bioactivé (BIVA), démontrant une sonde optique générale avec une accumulation tumorale accrue et une fenêtre d'imagerie prolongée. La sonde BIVA présente un effet de rétention actif induit par le ciblage et l'assemblage, ce qui améliore la sélectivité aux tumeurs. L'assemblage de nanofibres spécifiques à la surface de la tumeur augmente l'accumulation de sonde à la limite de la tumeur. Le temps de circulation sanguine de la sonde BIVA est prolongé de 110 min par rapport au vert idocyanine. La stabilité métabolique induite par l'assemblage élargit la différence entre la tumeur et le fond, obtenant une fenêtre d'imagerie retardée entre 8–96 h avec un meilleur contraste signal sur fond (>9 fois). La sonde BIVA fabriquée permet une imagerie précise des tumeurs pancréatiques orthotopiques de petite taille (<2 mm) in vivo. La spécificité et la sensibilité élevées de la sonde BIVA peuvent également être bénéfiques pour l'imagerie peropératoire dans un contexte clinique. Les sondes à fluorescence pour détecter les tumeurs pendant la chirurgie peuvent souffrir d'une mauvaise accumulation et de courtes fenêtres d'imagerie. Ici, l'auteur développe des sondes de fluorescence à motifs multiples qui permettent d'améliorer les temps de circulation, de cibler les tumeurs et d'utiliser les sondes pour imager le cancer du pancréas chez la souris

Translated Description (Spanish)

La obtención de imágenes en tiempo real del límite tumoral es importante durante la cirugía para garantizar que se haya extirpado suficiente tejido tumoral. Sin embargo, las sondas de fluorescencia actuales para la bioimagen sufren de una escasa especificidad tumoral y una aplicación estrecha de la ventana de imagen utilizada. Aquí, informamos sobre una nanotecnología de ensamblaje bioactivado in vivo (BIVA), que demuestra una sonda óptica general con acumulación tumoral mejorada y ventana de imágenes prolongada. La sonda BIVA exhibe un efecto activo de retención inducida por el direccionamiento y el ensamblaje, lo que mejora la selectividad hacia los tumores. El ensamblaje de nanofibras específico de la superficie en la superficie del tumor aumenta la acumulación de la sonda en el límite del tumor. El tiempo de circulación sanguínea de la sonda BIVA se prolonga 110 min en comparación con el verde de idocianina. La estabilidad metabólica inducida por el ensamblaje amplía la diferencia entre el tumor y el fondo, obteniendo una ventana de imagen retrasada entre 8–96 h con un mejor contraste señal-fondo (>9 pliegues). La sonda BIVA fabricada permite obtener imágenes precisas de tumores pancreáticos ortotópicos de pequeño tamaño (<2 mm) in vivo. La alta especificidad y sensibilidad de la sonda BIVA puede beneficiar aún más la obtención de imágenes intraoperatorias en un entorno clínico. Las sondas de fluorescencia para detectar tumores durante la cirugía pueden sufrir una mala acumulación y ventanas de imágenes cortas. Aquí, el autor desarrolla sondas de fluorescencia con múltiples motivos que permiten mejorar los tiempos de circulación, dirigir el tumor y usar las sondas para obtener imágenes del cáncer de páncreas en ratones

Files

s41467-021-27932-y.pdf.pdf

Files (9.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:d3f93bdf7a170c54b2a16b0598752706
9.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مجس NIR نشط بيولوجيًا في تجميع الكائن الحي بتقنية النانو ملفق للتصوير الجراحي لورم البنكرياس الصغير أثناء العملية الجراحية
Translated title (French)
Une sonde NIR fabriquée par nanotechnologie d'assemblage in vivo bioactivée pour l'imagerie peropératoire de petites tumeurs pancréatiques
Translated title (Spanish)
Una sonda NIR bioactivada fabricada con nanotecnología de ensamblaje in vivo para imágenes intraoperatorias de tumores pancreáticos pequeños

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4206332854
DOI
10.1038/s41467-021-27932-y

Is supplement to
https://openalex.org/W3207053477 (Other)
https://openalex.org/W2988322047 (Other)
https://openalex.org/W2804197806 (Other)
https://openalex.org/W2795791996 (Other)
https://openalex.org/W2606369018 (Other)
https://openalex.org/W2351778725 (Other)
https://openalex.org/W2122426644 (Other)
https://openalex.org/W2101494782 (Other)
https://openalex.org/W2056090494 (Other)
https://openalex.org/W1996637435 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1937753295
  • https://openalex.org/W1979206126
  • https://openalex.org/W1991794210
  • https://openalex.org/W2014284230
  • https://openalex.org/W2018188180
  • https://openalex.org/W2021864712
  • https://openalex.org/W2023406407
  • https://openalex.org/W2026762108
  • https://openalex.org/W2038560836
  • https://openalex.org/W2067174909
  • https://openalex.org/W2081693079
  • https://openalex.org/W2089496706
  • https://openalex.org/W2103945336
  • https://openalex.org/W2121357123
  • https://openalex.org/W2128572087
  • https://openalex.org/W2141067132
  • https://openalex.org/W2150146274
  • https://openalex.org/W2155146717
  • https://openalex.org/W2221801711
  • https://openalex.org/W2304258614
  • https://openalex.org/W2324767361
  • https://openalex.org/W2588384666
  • https://openalex.org/W2785043177
  • https://openalex.org/W2883358359
  • https://openalex.org/W2905609962
  • https://openalex.org/W2946216397
  • https://openalex.org/W2967302867
  • https://openalex.org/W2979045497
  • https://openalex.org/W2982275548
  • https://openalex.org/W2999173924
  • https://openalex.org/W2999417355
  • https://openalex.org/W3010187002
  • https://openalex.org/W3072473697
  • https://openalex.org/W3083017189
  • https://openalex.org/W3108408418
  • https://openalex.org/W3114076289
  • https://openalex.org/W3139401044
  • https://openalex.org/W3183069118
  • https://openalex.org/W3208156916
  • https://openalex.org/W4211253487