Advanced Healthcare Materials: 近红外二区有机染料-蛋白复合物用于生物医学成像指导的肿瘤光热治疗

近红外二区荧光成像,是荧光发射波长位于1000 nm至1700 nm之间的近年来新兴的一种光学成像技术,相比于可见光和近红外一区(700-900 nm)荧光成像,近红外二区成像具有更深的穿透深度,更高的分辨率和更低的生物自荧光等优点。

目前,光学成像手术导航的应用为外科前哨淋巴结活检和清扫手术提供了高效、安全、准确的辅助工具。前哨淋巴结是原发性肿瘤发生肿瘤转移和扩散所必经的第一批淋巴结,因此通过光学成像准确定位前哨淋巴结,可以帮助临床医生直接、客观、简便地获取淋巴结信息,对肿瘤转移的诊断和治疗具有无可比拟的辅助作用,开发前哨淋巴结近红外二区荧光示踪剂,有利于实现高质量的淋巴结显影和相应的肿瘤诊断与手术治疗。光热治疗是利用光热转换材料富集于肿瘤组织,在激光照射下将光转化为热来杀死癌细胞的一种新的肿瘤治疗方法,该方法是一种有潜力的肿瘤治疗手段,已进入临床试验阶段。对于普通的光热材料,肿瘤部位何时达到最大浓度以及给予激光辐照最佳时间需要通过复杂的药代动力学研究来确定,为解决这一问题,研发一种可实时监控肿瘤富集程度并具有较好光热治疗效果的光热材料已成为研究的热点方向。

近期,武汉大学药学院洪学传教授课题组开发了一种磺酸化的近红外二区有机小分子染料H2a-4T,该染料具有极好的水溶性和生物相容性。多项研究发现,磺酸阴离子可以和蛋白质形成体内稳定的复合物,利用该性质,文中将H2a-4T与胎牛血清蛋白经简单混合即得染料-蛋白(H2a-4T@FBS)复合物,与游离染料相比该复合物具有明显的荧光增强效应,其较高的荧光量子效率可以对小鼠淋巴结实现高分辨率的实时示踪。基于此,文中实施了高分辨率的近红外二区荧光成像引导的淋巴结切除术,表明H2a-4T@FBS复合物具有荧光引导的前哨淋巴结切除术临床转化潜力。另外,H2a-4T与肿瘤抗体药物-西妥昔单抗(EGFR抑制剂,商品名为爱必妥)混合后于人体生理温度下孵育三小时后得到H2a-4T@Cetuximab复合物,该复合物对EGFR过表达的结肠癌荷瘤小鼠具有优异的靶向成像效果,经尾静脉给药后,肿瘤荧光信号于4小时达最强。同时,H2a-4T@Cetuximab复合物具有较高的光热转换效率,于尾静脉注射药物4小时后给予近红外激光辐照(808 nm),实验结果表明基于该复合物的光热疗法在免疫缺陷的荷结肠瘤裸鼠身上取得了较好的治疗效果,复合物与激光联用组肿瘤完全消失。该项工作开发了一种新的具有较高光热转换效率的近红外二区荧光成像试剂,首次实现了在近红外二区荧光成像指导下对结肠癌的光热杀灭,研究者相信,此项研究将为肿瘤光热治疗提供新的思路。

相关工作以“Near-Infrared II Dye-Protein Complex for Biomedical Imaging and Imaging-Guided Photothermal Therapy”为题,发表在Advanced Healthcare Materials (DOI: 10.1002/adhm.201800589)上。