论文部分内容阅读
目的: 智能响应型纳米诊疗剂可将癌症诊断与治疗有机结合实现诊疗一体化,具有特异性靶向并高效杀灭肿瘤细胞,且不损伤周围正常组织等特点.本研究旨在设计并制备光响应型可降解的纳米诊疗剂治疗恶性黑素瘤,以内部包含金纳米棒(GNRs)的夹心二氧化硅球形纳米颗粒(GNR@SiO2)为载体,利用真空条件在球形空腔中灌注全氟正戊烷(PFP)(GNR@SiO2-PFP),其中金纳米棒可同时作为光声成像(PAI)显影剂及光热转换剂(PTCA),在近红外(NIR)激光照射下,局部产生热量,使纳米诊疗剂中的全氟正戊烷产生液-气相变,局部渗漏至更广泛黑素瘤组织并融合成微泡,成为良好的超声对比剂(UCA),同时光热效应引起的肿瘤内局部高温可杀灭黑素瘤细胞,实现超声和光声双模态成像指导的黑素瘤光热治疗. 方法: 1.用晶种生长法制备大小可控、稳定的金纳米棒后,利用锌前驱体六次甲基四胺(HMT)制备氧化锌包裹的金纳米棒(GNR@ZnO),然后通过溶胶-凝胶法在氧化锌外包裹二氧化硅层,再利用盐酸将氧化锌层刻蚀,然后于真空条件下,将液态全氟正戊烷灌注入二氧化硅球内部空腔,得到单分散载有全氟正戊烷的金纳米棒夹心二氧化硅球形纳米颗粒溶液(GNR@SiO2-PFP). 2.通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、紫外分光光度计、Zeta电位粒径分析仪、近红外激光器(808nm)、近红外热成像仪、气相色谱-质谱联用仪对合成的纳米诊疗剂进行表征. 3.使用光学显微镜观察纳米诊疗剂溶液在加热或激光照射后气泡生成,以及黑素瘤细胞与纳米诊疗剂共孵育后,经近红外激光照射后细胞内的气泡生成. 4.使用生物透射电镜(Bio-TEM)观察黑素瘤细胞与材料共孵育不同时间后摄取的纳米诊疗剂降解性. 5.运用CCK-8试剂、钙黄绿素/碘化丙啶(Calcein-AM/PI)共染色法评估纳米诊疗剂对黑素瘤细胞的暗毒性和光热治疗效果. 6.使用光声成像仪器评估纳米诊疗剂体外超声和光声成像效果. 7.用黑素瘤细胞和雌性BALB/c-nu鼠建立黑素瘤荷瘤小鼠模型,并使用小动物活体光声成像仪对小鼠进行纳米诊疗剂静脉注射后的肿瘤内实时光声成像,以及近红外激光照射前后的肿瘤超声成像. 8.将荷瘤小鼠随机分组后,对各组小鼠进行相应的纳米诊疗剂注射及光热治疗,监测肿瘤大小变化,并于第18天进行解剖离体称重. 9.通过治疗组小鼠治疗后主要器官的病理切片观察评估纳米诊疗剂的生物安全性. 结果: 1.成功制备了单分散装载全氟正戊烷的金纳米棒夹心二氧化硅球纳米颗粒(GNR@SiO2-PFP). 2.纳米诊疗剂可在加热到42℃或者近红外激光照射条件下产生大量气泡. 3.生物透射电镜照片表明纳米诊疗剂被黑素瘤细胞摄取后二氧化硅壳可逐步降解. 4.细胞水平实验表明纳米诊疗剂GNR@SiO2-PFP对黑素瘤细胞没有明显毒性,并且具有良好的光热治疗效果. 5.纳米诊疗剂GNR@SiO2-PFP的体外超声和光声成像表明其具有明显的光声成像效果,随着浓度增加而信号增强,并且在加热或激光照射条件可以产生气泡,增强超声成像对比度. 6.活体内超声和光声成像表明纳米诊疗剂GNR@SiO2-PFP经尾静脉注射后,黑素瘤荷瘤小鼠瘤内光声信号随着时间增强,于24小时最明显,并且经近红外激光照射后超声信号增强. 7.小动物活体光热治疗实验表明,GNR@SiO2+激光组和GNR@SiO2-PFP+激光组经光热治疗后,其肿瘤体积与对照组及PBS+激光组的肿瘤体积相比减小明显,肿瘤重量更小. 8.荷瘤小鼠黑素瘤治疗后主要器官切片H&E染色照片表明GNR@SiO2-PFP对实验小鼠没有明显生物毒性. 结论: 我们在本研究中成功制备了光响应型可降解纳米诊疗剂,用于超声和光声双模态成像同时指征黑素瘤,以获取黑素瘤组织更深和更广的生物信息,有利于提高黑素瘤成像诊断的准确性和灵敏性,为黑素瘤治疗提供指导并同时实现疗效监测.该纳米诊疗剂具有良好的水溶性、生物相容性、可降解性、光热转换作用,在体内及体外实验中表现出灵敏的光响应性气泡生成现象及显著的黑素瘤生长抑制效果.