Acoustically modulated magnetic resonance imaging of gas-filled protein nanostructures.
Acoustically modulated magnetic resonance imaging of gas-filled protein nanostructures.
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DOI：
10.1038/s41563-018-0023-7
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发表时间：
2018-05
期刊：
影响因子：
41.2
通讯作者：
Shapiro MG
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lu GJ;Farhadi A;Szablowski JO;Lee-Gosselin A;Barnes SR;Lakshmanan A;Bourdeau RW;Shapiro MG
非侵入性生物成像需要能够与诸如磁场和声波的深度穿透形式的能量相互作用的材料。在这里，我们表明，气体囊泡，一类独特的充气蛋白质纳米结构，相对于水具有不同的磁化率，可以在亚纳摩尔浓度下在磁共振成像（MRI）中产生强大的对比度，并且这种对比度可以用超声原位灭活，以实现无背景成像。我们证明了这种能力在体外，在细胞中表达这些纳米结构的基因编码的报告，并在三个模型在体内的情况下。遗传变异的气体囊泡，在其磁性或机械表型不同，允许使用参数MRI和差分声学灵敏度的多路复用成像。此外，聚类引起的MRI对比度的变化使得能够设计动态分子传感器。通过将MRI和超声的互补物理学结合起来，这种纳米材料产生了一种独特的分子成像方式，具有独特的优势和能力。
Noninvasive biological imaging requires materials capable of interacting with deeply penetrant forms of energy such as magnetic fields and sound waves. Here, we show that gas vesicles, a unique class of gas-filled protein nanostructures with differential magnetic susceptibility relative to water, can produce robust contrast in magnetic resonance imaging (MRI) at sub-nanomolar concentrations, and that this contrast can be inactivated with ultrasound in situ to enable background-free imaging. We demonstrate this capability in vitro, in cells expressing these nanostructures as genetically encoded reporters, and in three model in vivo scenarios. Genetic variants of gas vesicles, differing in their magnetic or mechanical phenotypes, allow multiplexed imaging using parametric MRI and differential acoustic sensitivity. Additionally, clustering-induced changes in MRI contrast enable the design of dynamic molecular sensors. By coupling the complementary physics of MRI and ultrasound, this nanomaterial gives rise to a distinct modality for molecular imaging with unique advantages and capabilities.
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DOI：
10.1038/nrmicro3552
发表时间：
2016-01
期刊：
Nature reviews. Microbiology
影响因子：
--
作者：
Donaldson GP;Lee SM;Mazmanian SK
通讯作者：
Mazmanian SK
影响因子：
3.3
作者：
GILLIS, P;KOENIG, SH
通讯作者：
KOENIG, SH
影响因子：
5.2
作者：
Li, Zongjin;Suzuki, Yoriyasu;Wu, Joseph C.
通讯作者：
Wu, Joseph C.
影响因子：
17.1
作者：
Lakshmanan A;Farhadi A;Nety SP;Lee-Gosselin A;Bourdeau RW;Maresca D;Shapiro MG
通讯作者：
Shapiro MG
影响因子：
46.9
作者：
Ahrens, ET;Flores, R;Morel, PA
通讯作者：
Morel, PA