转移性和复发性隐匿性甲状腺癌的诊断是一个重大的挑战。核磁共振成像（MRI）作为一种非侵入性成像技术，因其高分辨率和多参数成像能力，在甲状腺癌的诊断中具有潜在优势。然而，目前的MRI造影剂缺乏对甲状腺组织的特异性，限制了其在检测隐匿性甲状腺肿瘤中的应用。 因此，开发新型、具有甲状腺癌特异性的MRI对比剂对于提高诊断准确性和改善患者预后具有重要意义 。 DNA纳米凝胶具有良好的生物相容性、多功能性和生物稳定性，在生物医学应用中具有很大的前景 ，尤其是锰基纳米凝胶具有优异的顺磁性，在许多研究中被用作MRI造影剂。

鉴于此， 来自华中科技大学的明洁团队 开发了一种装载Mn ²⁺ 的 靶向甲状腺肿瘤的DNA纳米凝胶（M-TDH），用于T1加权MRI成像。这些纳米凝胶是通过滚环扩增（RCA）反应、支架组装和锰诱导生物矿化合成的。进入肿瘤组织后，Mn ²⁺ 响应酸性pH值和甲状腺球蛋白（Tg）通过逐步释放，使特定部位的磁共振增强成像成为可能。

该体系的关键创新在于：（1）在酸性环境下，支架中的I-linkers通过Hoogsteen碱基配对形成三链体DNA结构，破坏纳米凝胶的稳定性并释放Mn ²⁺ ； （2）适体靶向和对Tg的识别促进甲状腺癌聚集，并促进纳米凝胶在靶部位的进一步切割释放；（3）大颗粒延长了血液循环时间，增加了靶部位的富集。

本文要点：

（1） M-TDH的合成： 顺磁性Mn ²⁺ 作为φ29 DNA聚合酶的辅助因子，在RCA反应中促进长单链DNA (ssDNA)的延伸。RCA过程在溶液中产生大量的双膦酸盐类似物PPi ^4- ，自由的Mn ²⁺ 离子与PPi ^4- 相互作用形成不溶性的Mn ₂ PPi，作为纳米凝胶的矿化骨架，而长ssDNA则作为矿化的生物模板。 利用生物矿化DNA纳米凝胶作为pH敏感的MRI造影剂，提出了一种针对甲状腺源性肿瘤的无创成像方法。

（2） 体外特性评估： M-TDH在酸性环境中（如肿瘤微环境）

能够形成三链体DNA结构，破坏纳米凝胶的稳定性并释放Mn ²⁺ ，增强MRI信号。Tg适配体的整合使得M-TDH能够特异性靶向甲状腺癌细胞。 细胞实验结果显示M-TDH在甲状腺癌细胞中显示出较高的摄取率，且对正常细胞的毒性较低。

（3）体内实验评估： M-TDH在小鼠体内的分布实验显示，其在肝脏和肾脏中的信号增强，且在72小时后恢复到基础水平，表明M-TDH在体内的有效清除。 电感耦合等离子体-质谱分析显示，M-TDH在甲状腺肿瘤中的Mn ²⁺ 含量高于乳腺肿瘤和其他主要器官，显示出良好的组织选择性。

（4）MRI成像性能： M-TDH在甲状腺肿瘤中的MRI信号增强持续时间显著长于传统的造影剂， 表明M-TDH在甲状腺癌的MRI成像中具有潜在的应用价值。

参考资料：

https://doi.org/10.1021/acsami.4c19676

来源： EngineeringForLife

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