淋巴結在對疾病的識別防御中起著至關重要的作用，一些免疫細胞（例如樹突狀細胞和 T 細胞）駐留在其中并協調免疫反應。然而，在實現體內免疫調節的時空控制方面仍然存在一些挑戰，例如脫靶效應和過度激活可能會導致不良反應。此外，由一些在組織中衰減相對較高的外部刺激觸發的調節方法可能會導致調控效果有限。更關鍵的是，目前還缺乏微創、實時反饋的體內免疫調節監測方法，導致治療過程中缺乏及時指導。
聚焦超聲（FUS）是一種有望被用作淋巴結免疫調節的外部刺激源，它具有非侵入性，高空間選擇性和深層組織穿透性的優勢。同時，高靈敏度、實時的光信號可以為調節過程提供反饋。在超聲波觸發下產生發射的機械發光（ML）材料是報告FUS刺激的合適候選。由于相對較低的背景熒光和深層組織穿透的優勢，近紅外二區（NIR-II） 生物窗口成像已成為生物醫學研究的有力方法。因此，NIR-II機械發光材料有望成為報告FUS刺激的理想光學探針。
基于上述考慮，上海科技大學朱幸俊課題組展示了一種基于聚焦超聲響應型納米材料（FURIN）的策略，以實現體內時空可控的免疫激活（圖1）。在FURIN中，具有近紅外II（NIR-II）持久發光和機械發光的Zn2Ga2.96Ge0.75O8:Cr0.02,Nd0.02（ZGGO）材料在介孔二氧化硅納米顆粒（MSN）的孔結構中原位合成，用于提供FUS刺激和免疫激活的光信號反饋。R837分子作為免疫激動劑進一步負載在介孔納米顆粒中，然后包封二棕櫚酰磷脂酰膽堿（DPPC）層。當FURIN通過淋巴結給藥時，NIR-II持久發光用于識別淋巴結的位置（圖2A）。隨著低強度聚焦超聲作用于淋巴結，FURIN 中的DPPC層解離，釋放R837，用于激活淋巴結中的樹突狀細胞（DC）。同時，FURIN在FUS刺激下產生的近紅外二區機械發光（NIR-II ML）被用作實時反饋信號來報告R837的釋放，表明免疫激活的開始（圖2B）。在FUS和FURIN的聯合作用下，淋巴結中成熟樹突狀細胞的豐度顯著提高（圖2C）。這項工作提供了一種時空可控的可視化免疫激活策略，利用FUS響應型納米復合材料在體內小尺寸器官中實時反饋免疫調節，這對推進生物醫學領域的診斷和治療方法具有重要意義。
?Sixin Xu,?Xiaohe Li,?Qian Hu,?Jieying Zhang,?Ruotong Li,?Lingkai Meng,?Prof. Xingjun Zhu
Chemistry – A European Journal
DOI: 10.1002/chem.202304066
