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研究背景2018年我国肝癌占世界新发、死亡病例的近50%,同期肝癌新增确诊病例37万人次,同期死亡病例32.6万人次。因此,肝癌是严重危害我国乃至世界人民生命健康的重大疾病。肝癌预后差的主要原因是早期肝癌的诊断率低,因此肝癌的早期诊断对改善预后尤为重要。直径小于20mm的肝癌称为微小肝癌,超声、CT、MRI等传统的影像学检查对10mm以下的肝癌病灶特异性及敏感性均较低。新型光学成像技术光声成像具有无创、灵敏度高及空间分辨率高的优点,其结合主动或被动靶向分子探针可有效检测出直径10mm以下肿瘤病灶。然而,到目前为止,大部分探针来源于一些无机材料,包括过渡金属纳米材料、碳纳米材料、贵重金属材料等,这些材料生物相容性差,具有潜在的毒性,限制了它们在临床的进一步应用。而且既往的光热治疗研究由于光穿透深度的限制及皮肤对光的衰减作用,大部分局限于对皮下瘤的研究,对于原位肝癌的介入光热治疗研究较少。为了解决这两个问题,我们以新吲哚菁绿IR820和PEG化的超顺磁氧化铁(superparamagnetic iron oxide,SPIO)为基础合成了 一种多模态分子探针IR820@PEG-SPIO,IR820是和ICG一类的花菁染料,其体内半衰期达35小时,比ICG更为稳定和不易淬灭,溶于水,无生物毒性,且具有良好的光热转换效率,是很有希望取代ICG的一类小分子染料。合成的IR820@PEG-SPIO具有出色的磁共振T2加权、荧光、光声多模态成像能力及光热效果。另外,我们创造性地尝试使用小动物腹腔镜辅助光热消融治疗裸鼠原位肝癌,为临床有效微创精准介入治疗肝癌提供了另外一种可能。研究目的通过合成多模态分子探针IR820@PEG-SPIO,利用荧光、光声及磁共振多模态成像,实现早期微小肝癌的术前检测。同时探讨腹腔镜辅助光热消融治疗原位肝癌的可行性、精准性和有效性。研究方法首先,通过热分解法将乙酰丙酮铁、油酸、油胺混合在一起加热合成SPIO纳米粒子,为使SPIO溶于水,将疏水性的SPIO纳米粒子通过双溶剂交换法用DSPE-PEG 2000修饰,修饰后的PEG-SPIO再与IR820混合过夜,双亲性的IR820通过偶联吸附于PEG-SPIO的脂质双分子层上,用此方法制备了IR820@PEG-SPIO探针。通过体外实验,研究探针的粒径大小、形貌、电位、吸收峰、体外多模态信号、体外光热效果,进一步在裸鼠原位肝癌模型上验证探针的多模态成像效果及腹腔镜辅助光热治疗效果,并与对照组、开腹手术(沿着肿瘤边缘切)组及索拉菲尼治疗组比较。研究结果本研究合成的新型分子探针IR820@PEG-SPIO粒径大小约14.3nm,呈圆球型,吸收峰在近红外区833nm处,生物相容性良好,且具有高光热转换效率及高灵敏光声、荧光、磁共振信号。活体成像实验揭示其静脉注射裸鼠体内后,24小时在肿瘤部位聚集达到峰值,有效检测出直径2mm的肝癌。腹腔镜辅助光热治疗原位肝癌组裸鼠中位生存时间为54.5天,显著高于PBS对照组(29天)、开腹手术组(34天)及索拉菲尼组(40天),具有统计学意义(P<0.05),同时腹腔镜辅助光热治疗组体重减轻程度最低,且肿瘤缩小最为明显。病理证实腹腔镜光热组肿瘤广泛坏死,手术组可见肿瘤复发而腹腔镜光热治疗组未见肿瘤复发。研究结论IR820@PEG-SPIO具有良好的生物相容性和出色的多模态成像能力,能有效检测出直径为2mm以下的早期微小肝癌。此外,利用这种分子探针进行腹腔镜辅助微创光热治疗原位肝癌,取得了良好的治疗效果,显示出这种探针和利用腹腔镜辅助光热治疗肝癌这种技术的临床应用前景。