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研究背景我国每年因肝癌死亡38万人以上,居肿瘤死因第二位。早诊断、早治疗是改善预后的前提。术中荧光分子影像手术导航技术可检测出2 mm大小的病灶。然而,传统影像技术在10 mm以下病灶,尤其是伴有肝硬化患者的病灶识别上面临挑战。光声成像具有空间分辨率高,灵敏度高和穿透深的优点,为肝癌的早期发现带来了新的机遇。然而,可用于肝脏肿瘤光声成像的分子探针非常有限,尤其是适用于原位肝癌光声检测的分子探针尚未见报道。材料与方法分别制备金纳米棒(AuNR)和负载吲哚菁绿(ICG)的脂质体(liposomal ICG),随后通过超声法将liposomal ICG包裹在聚乙二醇化(pegylated)的AuNR表面,形成具有光声-荧光双模成像性能的分子探针(Au@liposome-ICG)。通过紫外-可见分光光度计、马尔文粒度仪分析比较制备过程中AuNR、liposomal ICG、Au@liposome-ICG吸光谱、粒度、Zeta电位的变化,并利用透射电镜和扫描电镜对其形貌进行表征。随后,通过小动物活体成像系统、光声成像系统和酶标仪,分析Au@liposome-ICG的光稳定性、成像性能和细胞毒性。在应用验证方面,首先通过皮下肝癌模型分析Au@liposome-ICG在裸鼠体内代谢特点和成像窗口期。之后,通过分析Au@liposome-ICG在光声成像中的位置、肿瘤局部氧代谢信息,并与MRI图像中肿瘤位置进行比较,探讨Au@liposome-ICG作为光声-荧光双模分子探针用于检测原位肝癌的可行性。通过肿瘤细胞自身所表达的GFP蛋白和组织病理分析Au@liposome-ICG作为荧光分子探针用于术中荧光导航的有效性。结果Au@liposome-ICG 的吸收峰为 795 nm、水合粒径为 78.28 ± 37.22 nm,Zeta电位为-33.80 ± 4.61 mV。透射电镜显示 Au@liposome-ICG 长 31.2 ± 4.6 nm,长径比为3.1 ± 0.2。在扫面电镜下,AuNR表面被liposomal ICG包裹,形成Au@liposome-ICG的模糊轮廓。血清稳定性测试发现与50%血清共孵育48 h,后Au@liposome-ICG吸光度无明显变化。持续4小时808nm激光激发后,Au@liposome-ICG仍可发射出持续稳定的荧光信号,而对照组ICG和liposomal ICG,荧光信号降低1个数量级,表明Au@liposome-ICG有降低光淬灭的作用。成像性能测试发现Au@liposome-ICG光声信号强度与其中AuNR浓度呈显著的线性关系,并具有增强光声和荧光信号的作用。将Au@liposome-ICG分别与肝癌细胞(hepG2,Huh-7)、肝星状细胞(LX-2)共孵育24小时后,细胞活性均在85%以上。动物实验表明,Au@liposome-ICG在注射后6小时开始在肿瘤区域富集,并在第8天排出体外,成像窗口期长达6天。在原位肝癌模型中,Au@liposome-ICG分布区域与MRI图像中肿瘤位置、光声图像中脱氧血红蛋白、氧合血红蛋白分布范围较为一致,即Au@liposome-ICG既可作为光声成像分子探针用于术前诊断,又可作为荧光分子探针为肝癌的安全、彻底切除提供引导。结论光声-荧光双模分子探针可有效衔接术前光声诊断和术中近红外荧光导航。Au@liposome-ICG具备良好的稳定性和生物相容性,可作为光声-荧光双模分子探针用于原位肝癌的术前光声检测和术中荧光手术导航研究,在肝癌的诊疗中具有一定的潜在应用价值。