用于癌症可视化光热治疗的聚吡咯纳米粒子

癌症光热治疗通过联合运用近红外光吸收剂和对于人体组织穿透力较强的近红外光使组织温度升高,选择性地杀死肿瘤细胞,而对正常细胞不造成伤害,是一种绿色治疗方法。然而,在进行光热治疗之前需要准确确定肿瘤位置,在治疗过程中需要实时监控治疗进程,在治疗完成后需要尽快评价治疗效果以确定下一步治疗方案。这些诊断和监控的工作均可以通过医学成像来完成。 磁共振成像(MRI)采用非侵入性监测方式深入组织,可提供解剖的细节和高质量的软组织的三维图像,但是它的灵敏度较低。相反,光声成像(PAI)具有更高的灵敏度和实时成像的能力,但是受其检测深度限制,仅仅可应用到表面或近表面。由于MRI和PAI之间具有高度互补的特点,将这两种不同成像模态融合可以获得更多更全面的信息,从而提高诊断的准确性,实现精准医疗。 北京大学工学院生物医学工程系的戴志飞教授研究团队通过聚乙二醇(PEG)将四氮十二环四乙酸钆(Gd-DOTA)连接到聚吡咯(PPy)纳米粒子的表面上成功地实现了磁共振/光声双模态成像引导下的癌症光热治疗。研究发现,所得到的Gd-PEG-PPy纳米粒子经过静脉注射后能够通过血液循环选择性地富集在肿瘤部位。由于Gd-PEG-PPy纳米粒子在近红外区有很强的吸收和很高的光热转换效率,它不仅可以进行光热治疗,而且能显著增强光声成像效果,最大成像深度达4.3cm,约为光学成像深度的5倍。同时,Gd-PEG-PPy纳米粒子还可以使T1磁共振信号显著增强。因此,通过MRI/PAI双模态成像能使肿瘤组织和正常组织明显地区分开来,从而引导近红外激光准确照射肿瘤部位,使肿瘤组织温度升高,有效地杀死肿瘤细胞。两周后实现了肿瘤的完全消融,并且避免了对肿瘤周围正常组织的损伤。组织学检查结果表明在整个实验期间该纳米粒子对实验小鼠没有表现出明显的毒性。相关结果发表在Advanced Functional Materials上。 北京大学工学院生物医学工程系的博士后梁晓龙为该文的第一及共同通讯作者,目前是中科院生物物理所的副研究员。相关工作得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点和面上基金以及中国博士后基金等项目的资助。Untitled

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