最近，国际综合类的重要期刊Journal of Advanced Research刊发了华中科技大学武汉光电国家研究中心郭连波和协和中心肿瘤医院姜发纲教授题为“Half-life determination of inorganic-organic hybrid nanomaterials in mice using laser-induced breakdown spectroscopy”的最新合作研究成果。

       药物半衰期是药代动力学的重要参数，指的是药物浓度降至一半所需的时间。半衰期对给药间隔和剂量具有重要的参考价值和指导作用，因此在纳米药物制备上半衰期的检测中具有重要意义。传统的纳米药物半衰期检测的方法是电感耦合等离子体质谱，其检测过程需要复杂制样，周期长，费用昂贵。因此亟需开发一种纳米材料半衰期的检测新方法。

       郭连波副教授与武汉协和医院肿瘤中心姜发纲教授合作提出了一种基于激光诱导击穿光谱的纳米材料半衰期检测方法。一方面，同济医学院实现了MnO₂-BSA和AlO(OH)-BSA有机-无机纳米杂化材料的成功合成。另一方面针对原始光谱，结合多项式和洛伦兹拟合进行光谱矫正，为了提高定量分析的准确率，采用支持向量机回归进行光谱的定量分析，实现了高精度的纳米材浓度定量分析。最终结果和金标准(ICP-MS)的相对误差误差小于5%。这有效推动了激光探针在无机-有机杂化纳米材料的定量分析及生物医疗检测领域的研究及应用。

图1：纳米药物半衰期检测过程

       首先研究人员对MnO₂-BSA和AlO(OH)-BSA 材料进行合成和表征，其中a为合成流程示意图，并包含了SEM的检测结果。图2（b-d）分别为动态光散射，zeta电位，近红外吸收光谱的表征结果。图2（e-f）为X射线光电子能谱表征结果。图2（g）为溶血测试结果表明有很强的生物相容性。MnO₂-BSA和AlO(OH)-BSA成功合成后，注入到小鼠体内进行动物实验，在各个时间点进行取血检测。

图3：AlO(OH)-BSA材料合成示意图及其表征结果

       接着，对取血进行血液样本制备，其包括消解，滴定，加热等操作。激光诱导击穿光谱采集完成后。采用多项式拟合结合洛伦兹拟合对光谱进行光谱干扰和背景的去除。经过光谱预处理后，采用基于RBF核函数的支持向量机回归模型进行光谱的定量分析。最后其定量分析结果与ICP-MS结果对比，其相对误差小于5%。

       该研究工作得到了国家重点研发计划（No: 2018YFA0702100）的资助，郭连波副教授和姜发纲教授为共同通讯作者。武汉国家光电研究中心激光光声团队和姜发纲/金红林课题组协作完成。感谢协和医院肿瘤医院在样本制备和动物实验上的大力支持。