多功能19F磁共振CT成像及光热化学联合治疗纳米平台用于肿瘤诊疗

背景介绍光热疗法（PTT）是一种特异性强副作用小的非侵入性癌症治疗方法，具有广阔的应用前景，传统的PTT常用可见光进行激发，但由于生物组织对可见光的吸收强，导致可见光的组织穿透深度浅。因此开发对生物组织的光损伤小，组织穿透能力强的光热剂成为了相关研究热点。多功能一体化的纳米探针能够实现癌症的成像诊断和治疗以及药物示踪，具有潜在的广阔应用前景。本文构筑了一种19FMRI/CT多模态成像引导的对实体肿瘤具有高效光热/化学联合治疗效果的纳米平台，并将吸收调节至808nm的近红外窗口，使其具有优良的近红外光热效应。文章亮点1.将19F磁共振（MRI）/CT成像和光热/化学药物联合治疗整合于一个纳米平台。19FMRI、CT及PTT模式相互匹配，均有利并奏效于深部肿瘤成像或治疗。2.该纳米探针具有良好的生物相容性和出色的19FMRI/CT及近红外光热成像能力，光热与化疗联合治疗显著抑制了实体肿瘤的生长。3.Au与Cu7S4耦合制备而成的Cu7S4/Au异质结，通过将吸收调节至808nm的近红外窗口，从而具有更优的光穿透（组织）效果，也有效避免了生物基质背景干扰，同时减少了对正常组织的损伤。内容介绍1

实验部分1.1

主要仪器与试剂1.2

实验方法1.2.1

材料的合成1.2.1.1

Cu7S4/Au异质结的合成1.2.1.2

Cu7S4/Au-19F@PSIOAm的制备1.2.1.3

Cu7S4/Au-19F-PTX@PSIOAm的制备1.2.2

细胞毒性测定1.2.3

体内CT、MRI及光热成像1.2.4

体内化疗/光热联合治疗效果评估2

结果与讨论2.1

材料表征Cu7S4

NPs、Cu7S4/Au异质结NPs和Cu7S4/Au-19F-PTX@PSIOAm皆具有良好的分散性，平均尺寸分别为7、8和80nm左右。与Cu7S4NPs均匀的球形颗粒形貌相比，Cu7S4/AuNPs形貌变得相对不规则，尺寸也稍有增大。Cu7S4/AuNPs中存在Au和Cu7S4纳米晶体特征峰，说明异质结被成功合成。2.2

纳米复合探针的体外MRI/CT成像CT成像的信号强度与所加NCs浓度成正比关系（线性相关系数大于0.99）。同时说明Cu7S4/Au-19F-PTX@PSIOAm分散性良好，即使浓度高至20mg/mL也未发生团聚现象。19FMRI信号强度与探针浓度呈良好线性关系（线性相关系数大于0.99）且具有较高的信噪比；而1HMRI基于溶液中质子（主要源于水分子）浓度成像，因而其信号强度随探针浓度基本无明显变化。因此，表明所制备的纳米复合探针具有优异的19FMRI成像性能，显示了用于活体成像的潜力。2.3

细胞毒性评估与对照组相比将NCs纳米探针分别与细胞共孵育24或48h后，细胞存活率均保持在80%以上（平行测定5次）。说明NCs生物相容性较好，不具有明显的细胞毒性，可进一步用于活体实验。2.4

激发波长对光热治疗（PTT）应用的影响Cu7S4/Au-19F-PTX@PSIOAm探针通过构建异质结使其在808nm区域具有良好的LSPR效应，在应用于体内时表现出更深的透光率和光热功效，且不对正常组织造成损伤。2.5

小鼠活体成像小鼠瘤内注射NCs前后对比由于无背景干扰19FMRI信号差异明显，注射NCs后肿瘤区域呈现高强信号，肿瘤位置清晰可辨，表明所制备的NCs在小鼠活体肿瘤成像中具有良好的灵敏度，19FMRI及CT成像都实现了对体实体内肿瘤的可视化监测。2.6

小鼠光热/化学联合治疗评估在经过光热/化学联合治疗后小鼠肿瘤体积明显减小甚至消失，表明基于Cu7S4/Au-19F-PTX@PSI探针实施的联合治疗对肿瘤生长起到了明显的抑制效果。3

结语本文成功构筑了一种19FMRI/CT多模态成像引导的对实体肿瘤具有高效光热/化学联合治疗效果的纳米平台：Cu7S4/Au-19F-PTX@PSI（NCs）。构建Cu7S4/Au异质结使纳米探针的LSPR吸收可调节至活体透明窗口（800nm），大大提高了探针近红外光热效应，增大了组织穿透能力和深度，减少了对正常组织的光学损伤。同时，通过异质结构引入Au使纳米探针获得了良好的CT成像能力。此外，