近日，分子影像中心郭志德团队在国际权威期刊Angewandte Chemie International Edition上发表题为“Progressive Optimization of Lanthanide Nanoparticle Scintillators for Enhanced Triple-Activated Radioluminescence Imaging”的研究成果，通过渐进式优化的研究策略揭示了稀土纳米粒子闪烁体的结构组成与其受放射性核素激发产生辐射发光的效率之间的相关性，以实现三重能量激发的辐射发光成像。
释放带电β粒子的放射性核素能够产生切伦科夫发光（CL），以用于光学生物成像或诱导肿瘤光动力治疗。然而，CL的发射光谱偏重于紫外区域，并且强度较低，致使其在体内的应用受到了极大的限制。已有研究表明，稀土纳米粒子（Lanthanide nanoparticle，LnNP）闪烁体能够利用放射性核素产生的电离辐射（γ或β射线）能量产生辐射发光（Radionuclide-activated luminescence，RL），进而可以同时改善放射性核素的光学信号强度和发射光谱。虽然现有的研究已对不同种类的LnNP闪烁体及其RL发光机制进行了探究，但LnNP闪烁体的RL“构-效”关系目前仍不明确，这也导致RL探针的研发以及RL成像技术的多样化应用受到严重阻碍。基于此，团队通过渐进式优化的策略对LnNP闪烁体的结构依赖性RL效率进行了探索。
在该研究中，团队对临床放射性药物激活LnNP闪烁体产生RL的性能及其肿瘤多模态可视化应用进行了研究。将经典的正电子发射断层扫描（PET）显像示踪剂2-[18F]FDG作为研究对象，通过活体PET显像和生物分布等研究确认了其在HT29荷瘤小鼠模型中能够实现有效的肿瘤摄取。进一步在高表达前列腺特异性膜抗原（PSMA）的异种移植模型上进行了体内CLI和RLI实验。SPECT显像结果显示，[177Lu]Lu-PSMA-617具有良好的肿瘤靶向和瘤内滞留性能。原位瘤内注射LnNP闪烁体后，肿瘤部位产生的RL信号强度是单独[177Lu]Lu-PSMA-617发射的CL的7.72倍，并且177Lu标记的诊疗药物具有在体内激活产生持续性RL的重要潜力。
该工作的研究重点在于揭示LnNP闪烁体的RL“构-效”关系，为RL探针的设计研发提供新的见解，利用优化的LnNP闪烁体平台将放射性核素产生的CL、γ射线和β电子等能量高效地转换为可见光信号输出，从而能够为建立一种由纳米技术辅助的肿瘤定向放射-光学诊疗范式提供参考。
我院郭志德老师、北京协和医院张现忠教授、浙江大学医学院附属第一医院苏新辉主任为该文章的共同通讯作者，我院博士生李靖超（现为浙江大学医学院博士后）、硕士生李韵及维多利亚老品牌vic119化学化工学院明江为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、维多利亚老品牌vic119南强青年拔尖人才项目等项目资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202401683
