近日，青岛科技大学化学与分子工程学院罗细亮教授、焦明霞副教授、张沛森教授团队在Science Advances期刊发表题为“Lighting up necrotic neurons from traumatic brain injury with magnetic quantum dots to decode the cellular origin of MRI”的研究论文，并作为“featured paper”被Science Advances期刊首页highlight报道。

军事冲突中，大多数伤员会遭受创伤性脑损伤（Traumatic Brain Injury, TBI）。日常生活中，由高坠伤、暴击伤、车祸伤等物理外伤引发的TBI也同样表现出高致死致残率。受限于传统医学影像在病理信息获取方面的局限性，创伤性脑损伤（TBI）的临床诊断及预后评估仍面临巨大挑战。目前，CT和超声成像是颅脑损伤主要采用的临床影像评估手段，但很难用于细胞水平的脑组织损伤评估。前沿研究表明，新兴的纳米磁共振（MRI）对比剂可以提供更丰富的脑损伤相关磁共振增强信号，但信号的病理根源仍缺乏细胞水平的解读。

针对这一难题，青岛科技大学焦明霞副教授、张沛森教授、罗细亮教授联合苏州大学高明远教授团队设计了Mn掺杂近红外量子点（ZnCuInS@ZnS:Mn），用于TBI的磁共振/光学双模态成像。他们结合细致深入的体内外实验，成功利用光学成像作为“reporter”，揭示了纳米磁共振对比剂增强的MRI信号所反映的病理信息，为临床颅脑损伤及相关炎症的影像评估奠定了重要的基础（图1）。

图1. 磁性量子点用于创伤性脑损伤病理可视化

他们首先构建了TBI小鼠模型，依托近红外量子点优异的发光性能，借助透明全脑荧光，在完整脑组织尺度直观解析了探针的空间分布特征，证实该纳米探针可特异性富集于神经元退变的脑损伤病灶区域，实现创伤部位的光学可视化。在明确探针上述体内靶向特性的基础上，他们继续开展了体外多细胞功能验证、脑组织切片原位共定位分析及透明脑多通道免疫荧光三维全景成像，观察到“量子点与神经元信号展示出互补空间分布，但与激活小胶质细胞在空间上共定位”。纳米探针的这些空间分布特征，充分说明量子点经受损血脑屏障渗出后，被激活小胶质细胞特异性吞噬，并随后者迁移至神经元坏死区域，从而揭示了TBI中与炎症密切相关的激活型小胶质细胞的空间分布，同时也为上述双模态探针增强的MRI成像提供了从“解剖层面”迈向“细胞分子层面”的病理解析（图2）。

为验证该靶向机制的普适性，评估相关研究结果对其他临床候选纳米对比剂的推广价值，他们选取了已进入临床试验阶段的纳米氧化铁磁共振对比剂，证实“激活小胶质细胞的选择性摄取”同样适用于该对比剂（图3），表明纳米对比剂的使用可推动TBI的MRI评估实现细胞病理驱动的精准成像。

图2. 从“细胞水平”解析TBI病理机制

图3. 磁性量子点与临床试验阶段的纳米氧化铁磁共振对比剂用于创伤性脑损伤 MRI成像

该成果发表于 Science Advances, 焦明霞副教授为论文第一作者，罗细亮教授、张沛森教授和高明远教授为共同通讯作者，青岛科技大学为第一通讯单位。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省自然科学基金及泰山学者计划等项目的资助。

（一审：焦明霞；二审：陶亚亚；三审：刘尧）