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恶性肿瘤是全球最主要的死亡原因,早期诊断和治疗是治愈恶性肿瘤的关键,传统的手术、放疗及化疗因特异性差而疗效欠佳。随着纳米生物医药科技的发展,纳米医学成为肿瘤早期诊断和治疗的重要发展方向。超顺磁性氧化铁(Superparamagnetic Iron Oxide,SPIO)纳米微粒已广泛应用于医学成像、药物运输、细胞靶向和光热或过热治疗,相对于放疗和化疗,采用超顺磁性氧化铁介导肿瘤光热治疗(photothermal therapy,PTT)具有更小的副作用;透明质酸(hyaluronic acid,HA)特异性受体CD44在乳腺癌、卵巢癌、肝癌等肿瘤内较正常组织过量表达。本实验拟构建分子靶向纳米复合物透明质酸-超顺磁性氧化铁(HA-SPIO),利用HA与肿瘤组织细胞表面CD44受体的相互作用,让HA-SPIO靶向聚集肿瘤部位,以近红外激光(Near-infrared laser light,NIR)照射治疗肿瘤,同时进行肿瘤磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI),实现诊断和治疗一体化。 目的:探讨透明质酸-超顺磁性氧化铁纳米复合物(oxide-hyaluronic acid nanoparticles,HA-SPIO)用于 CD44受体高表达肿瘤光热治疗及磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)的可行性。 方法:1.制备SPIO纳米粒和HA-SPIO纳米复合物(由中山大学化学与化学工程学院张黎明教授课题组提供)。2.体外靶向实验(MDA-MB-231乳腺癌细胞普鲁氏蓝染色)。3.体外光热治疗实验:①实验分为二组,近红外激光照射治疗组和非照射组,每组又分为空白组、SPIO组和HA-SPIO组。将Fe浓度为200 ug/ml SPIO和HA-SPIO溶液50ul(12孔板)与人乳腺癌MDA-MB-231细胞在37℃的条件孵育24h,光热治疗组细胞在近红外激光(Near-infrared,NIR)暴露照射10min,在倒置显微镜下观察各组细胞形态状况并拍照。②经过AM及PI细胞染色之后,在荧光显微镜下观察各组细胞存活情况并拍照。③细胞经DAPI染色后,在荧光显微镜下观察各组细胞核状况并拍照。④用流式细胞仪检测各组细胞死亡率。4.体内光热治疗实验:①按体外实验分组方式将实验动物分成二大组,近红外激光照射治疗组和非照射组,每组又分为空白组、SPIO组和HA-SPIO组。②将Fe浓度为200 ug/ml的SPIO和HA-SPIO溶液200ul经尾静脉注入种植有人乳腺癌(MDA-MB-231)肿瘤的SPIO组和HA-SPIO组裸鼠内,空白组不作处理;光热治疗组进行光热治疗后观察各组肿瘤情况变化,每天记录裸鼠体重及肿瘤体积。③用3.0TMRI仪进行扫描,MRI图像观察肿瘤变化。④治疗结束后取各组荷瘤裸鼠肿瘤、心、肝、脾、肺、肾进行组织病理学分析。 结果:1.本实验前期已成功合成了SPIO纳米粒和HA-SPIO纳米复合物。2. SPIO及HA-SPIO与乳腺癌MDA-MB-231细胞共孵育24h后,普鲁氏蓝染色显示,前者细胞内未见明确蓝色铁颗粒,而后者细胞内可见不同量的蓝色铁颗粒。3.体外光热治疗结果显示,非照射治疗组各组细胞未见明显死亡,各组间无明显差异。照射治疗组中SPIO组和HA-SPIO组照射区细胞存活减少,后者更明显,空白照射组照射区细胞死亡不明显。4.体内光热治疗实验结果显示,实验结束时,非照射治疗组中空白组、SPIO组和HA-SPIO组肿瘤均明显增大,各组间肿瘤生长变化无明显差异。照射治疗组中空白组肿瘤稍受抑制,SPIO组肿瘤生长有所抑制,HA-SPIO组肿瘤明显缩小、结痂。MRT2WI图像显示 SPIO和HA-SPIO组裸鼠肿瘤及肝脏可以观测到明显的T2WI信号的降低,HA-SPIO组更明显。5.病理检查结果显示光热治疗组中SPIO组和HA-SPIO组肿瘤细胞凋亡、破坏,如核碎裂、核溶解、出血和坏死以及疤痕的形成,以后者更明显。各组裸小鼠肝、脾、肾、心和肺没有明显的器官损害或者异常。普鲁氏蓝染色显示SPIO组和HA-SPIO组肿瘤组织内见少量蓝色铁颗粒,后者更多。 结论: HA-SPIO纳米微粒介导乳腺癌(MDA-MB-231)光热治疗具有靶向性的杀伤作用。HA-SPIO纳米微粒可作为MRIT2造影剂用于MRI,可对肿瘤光热治疗的疗效进行监测。本实验合成的HA-SPIO纳米微粒集肿瘤的诊断与治疗为一体。