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Xenon Nanobubbles for the Image-Guided Preemptive Treatment of Acute Ischemic Stroke via Neuroprotection and Microcirculatory Restoration

神经保护 体内分布 病变 医学 脑血流 体内 缺血 急性中风 麻醉 材料科学 冲程(发动机) 生物医学工程 药理学 病理 内科学 生物技术 工程类 组织纤溶酶原激活剂 生物 机械工程
作者
Juan Jin,Mei Li,Jing Li,Bin Li,Lei Duan,Fang Yang,Ning Gu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (37): 43880-43891 被引量:19
标识
DOI:10.1021/acsami.1c06014
摘要

Early lesion site diagnosis and neuroprotection are crucial to the theranostics of acute ischemic stroke. Xenon (Xe), as a nontoxic gaseous neuroprotectant, holds great promise for ischemic stroke therapy. In this study, Xe-encapsulated lipid nanobubbles (Xe-NBs) have been prepared for the real-time ultrasound image-guided preemptive treatment of the early stroke. The lipids are self-assembled at the interface of free Xe bubbles, and the mean diameter of Xe-NBs is 225 ± 11 nm with a Xe content of 73 ± 2 μL/mL. The in vitro results show that Xe-NBs can protect oxygen/glucose-deprived PC12 cells against apoptosis and oxidative stress. Based on the ischemic stroke mice model, the biodistribution, timely ultrasound imaging, and the therapeutic effects of Xe-NBs for stroke lesions were investigated in vivo. The accumulation of Xe-NBs to the ischemic lesion endows ultrasound contrast imaging with the lesion area. The cerebral blood flow measurement indicates that the administration of Xe-NBs can improve microcirculatory restoration, resulting in reduced acute microvascular injury in the lesion area. Furthermore, local delivery of therapeutic Xe can significantly reduce the volume of cerebral infarction and restore the neurological function with reduced neuron injury against apoptosis. Therefore, Xe-NBs provide a novel nanosystem for the safe and rapid theranostics of acute ischemic stroke, which is promising to translate into the clinical management of stroke.
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