《International Journal of Nanomedicine》：Renal-Targeted Inulin-Based Gd/Zn Hybrids for Safe MRI Contrast and Early Fibrosis Mitigation
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本文綜述了一種新型MRI造影劑的研發：菊糖基釓/鋅奈米粒子(Inulin@Gd/Zn NPs)。它旨在解決傳統釓基造影劑(GBCAs)對慢性腎病(CKD)患者引發腎源性系統性纖維化(NSF)的風險。研究發現，該奈米粒子不僅具有優異的T1弛豫度，實現高品質成像，更能通過鋅離子的抗纖維化作用，靶向腎臟並抑制早期腎纖維化進程，為CKD患者的診斷與治療提供了兼具安全與療效的新範式。
Synthesis and Characterization of Inulin@Gd/Zn NPs
研究人員合成了一種新型的Inulin@Gd/Zn NPs。其製備過程採用一步水熱法，將菊糖、六水合硝酸釓和六水合硝酸鋅在pH 8條件下反應。表徵結果顯示，這些奈米粒子呈球形，平均尺寸約為7.5 nm（通過透射電子顯微鏡觀察），動態光散射測得的水合動力學尺寸為8.7 nm，符合腎臟排泄的尺寸要求。元素映射和X射線光電子能譜分析確認了碳、氧、鋅和釓元素的存在，並證實釓和鋅分別以+3價和+2價的氧化態存在。傅里葉變換紅外光譜分析表明合成成功。此外，奈米粒子在磷酸鹽緩衝液、生理鹽水、細胞培養基和去離子水中均表現出良好的穩定性，在14天內尺寸和分散性保持穩定。
Cellular Uptake and Cytotoxicity of Inulin@Gd/Zn NPs
體外細胞實驗評估了該材料的生物相容性。將FITC標記的Inulin@Gd/Zn NPs與人腎小管上皮細胞(HK-2)共培養，通過共聚焦顯微鏡和流式細胞術觀察，發現細胞對奈米粒子的攝取具有時間依賴性，在24小時達到最高。細胞毒性實驗（CCK-8法）表明，在濃度最高達100 μM時，Inulin@Gd/Zn NPs對HK-2細胞和人臍靜脈內皮細胞(HUVECs)均未表現出明顯細胞毒性，顯示了其優異的生物相容性和安全性。
Inulin@Gd/Zn NPs Can Prevent ROS Production, Anti-Inflammation and Inhibit TGF-β1
研究深入探討了Inulin@Gd/Zn NPs的潛在治療機制。首先，在過氧化氫刺激的HK-2細胞模型中，該奈米粒子能顯著清除活性氧。其次，在骨髓源性巨噬細胞(BMDMs)中，與臨床常用的Gd-DTPA相比，Inulin@Gd/Zn NPs能促進抗炎細胞因子IL-10的分泌並抑制促炎因子IL-6的分泌，同時促進巨噬細胞向M2型（抗炎型）極化，表現出更強的抗炎能力。劃痕實驗表明，與Gd-DTPA促進細胞遷移不同，Inulin@Gd/Zn NPs能有效抑制由TGF-β1誘導的HK-2細胞遷移。蛋白質印跡分析進一步證實，Inulin@Gd/Zn NPs處理可以下調TGF-β1刺激後HK-2細胞中TGF-βR1及其下游信號分子Smad3的表達。這些結果共同表明，該奈米粒子可通過清除ROS、抗炎以及抑制關鍵的TGF-β/Smad纖維化信號通路來發揮作用，其核心機制歸因於奈米粒子中整合的鋅離子。
MRI Performance of Inulin@Gd/Zn NPs
研究評估了Inulin@Gd/Zn NPs作為MRI造影劑的成像性能。體外弛豫度測定顯示，在3.0 T磁共振掃描儀上，其縱向弛豫率(r1)優於臨床對照品Gd-DTPA和Gadobutrol。在假手術小鼠和單側輸尿管梗阻(UUO)模型小鼠中進行活體成像，結果表明，靜脈注射後，Inulin@Gd/Zn NPs能迅速在腎臟富集，在30分鐘至1小時達到最佳對比增強效果，其信號增強程度顯著高於Gd-DTPA。膀胱MRI成像證實其在30分鐘內即可被排泄至膀胱，並在24小時內基本清除。此外，通過感應耦合電漿質譜分析比較了Inulin@Gd/Zn NPs與Gadobutrol的體內分佈，結果顯示前者主要通過腎臟代謝，注射72小時後體內殘留極低；而後者通過肝腎雙途徑代謝，且在心、肝、腎、腦等器官的殘留量顯著更高。這證明了Inulin@Gd/Zn NPs具有優越的成像性能和更快速、安全的藥代動力學特徵，這得益於菊糖作為腎小球濾過率(GFR)測定金標準分子的腎靶向與快速排泄特性。
Evaluation to the Anti-Renal Fibrosis Efficacy of Inulin@Gd/Zn NPs
研究在UUO誘導的腎纖維化小鼠模型中驗證了Inulin@Gd/Zn NPs的抗纖維化療效。治療方案是在手術後第3、5、7天通過尾靜脈注射給藥。結果顯示，與PBS組和Gd-DTPA治療組相比，Inulin@Gd/Zn NPs治療能顯著降低血清肌酐(CREA)和血尿素氮(BUN)水平，改善腎功能。Masson染色和α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)免疫組織化學分析表明，Gd-DTPA處理加劇了膠原沉積和α-SMA表達，而Inulin@Gd/Zn NPs治療則能有效減輕這些纖維化標誌。蘇木精-伊紅染色也顯示，Inulin@Gd/Zn NPs能減輕腎組織的炎症細胞浸潤。定量PCR分析進一步證實，Inulin@Gd/Zn NPs能下調腎組織中促纖維化因子TGF-β以及促炎因子IL-6、IL-1β和TNF-α的mRNA表達水平。這些體內實驗結果綜合表明，Inulin@Gd/Zn NPs能有效緩解Gd誘導的腎損傷和纖維化進程，具有明確的腎保護作用。
Biosafety Evaluation of Inulin@Gd/Zn NPs
最後，研究對Inulin@Gd/Zn NPs進行了系統的生物安全性評價。體外溶血實驗表明，在不同濃度下，該奈米粒子均未引起顯著的紅細胞溶血。對健康小鼠進行給藥後，血常規分析（包括紅細胞、白細胞、血紅蛋白、血小板、淋巴細胞和粒細胞計數）顯示，治療組與對照組無顯著差異。主要臟器（心、肝、脾、肺、腎）的組織病理學檢查也未發現明顯病變。這些結果綜合證明，Inulin@Gd/Zn NPs在體內外均具有良好的生物安全性。
Conclusion
綜上所述，Inulin@Gd/Zn NPs代表了一種極具前景的“診療一體化”新型MRI造影劑策略。它巧妙地將菊糖的腎靶向與快速排泄特性、釓的優異成像性能以及鋅的抗纖維化作用結合起來，在提供高質量MRI影像的同時，能夠主動抑制早期腎纖維化，從根本上解決了傳統GBCAs在慢性腎病患者中應用時面臨的安全與療效雙重挑戰。這為精準腎臟病學的診斷與治療開闢了新的方向。當然，其臨床轉化仍面臨一些挑戰，例如長期體內環境下釓離子解離的潛在風險、更長周期的安全性驗證、以及大規模可控製備與成本等問題，有待進一步研究解決。
