多模态靶向纳米探针在微小肝癌的诊断及光热治疗的实验研究

摘要

微小肝癌是指直径小于20mm的肝癌。早期诊断和治疗是改善病人预后的关键因素。传统影像学技术，如CT、MRI，能高效地检测出直径10～20mm肝癌病灶，但对10mm以下，尤其是伴有肝硬化的肝癌病灶的检测灵敏度低，且术中定位困难。光学分子影像技术具有灵敏度高的优势，为检测微小肝癌提供了新的契机，联合多模态融合的探针已应用于肿瘤的诊断及治疗。而多模态靶向诊疗一体化探针在微小肝癌的应用鲜有报道。上皮细胞粘附分子(epithelial cell adhesion molecule，EpCAM)在肝癌早期高表达，运用anti-EpCAM抗体联合多模态纳米探针可靶向微小肝癌，并行多模态成像和荧光导航光热治疗。
　　目的:
　　通过合成ICG-Gd-CuS@BSA-EpCAM纳米探针，利用光声、磁共振、荧光成像实现对微小肝癌的术前检测及术中近红外(near-infrared，NIR)荧光成像导航的光热治疗。
　　方法:
　　1.选取吲哚菁绿（Indocyanine green，ICG），钆元素(Gd)，硫化铜(CuS)，牛血清白蛋白(bovine serum albumin，BSA)，EpCAM制备ICG-Gd-CuS@BSA-EpCAM多模态靶向纳米探针;
　　2.紫外-可见分光光度计分析探针吸收光谱，马尔文粒度仪检测其水合粒径，透射电镜检测其形貌;活体成像系统(In vivo imaging system，IVIS)、光声、磁共振、808nm激光器分别验证探针的荧光、光声、磁共振信号及光热性能;
　　3.激光共聚焦显微镜验证LO2、Huh7、HepG2细胞中EpCAM的表达及对探针的靶向摄取;酶标仪和活死细胞染色分析探针的细胞毒性及细胞光热效果;
　　4.IVIS系统分析探针在荷瘤裸鼠皮下瘤的代谢并获取肿瘤荧光信背比最佳时间点;光纤活体激光共聚焦荧光显微镜成像(Cellvizio)观察探针在肿瘤内的显微成像;IVIS系统、光声、磁共振分别采集探针在荷瘤裸鼠原位肝癌中蓄积最佳点的荧光、光声、磁共振成像;运用808nm激光器以1w/cm2的能量对空白对照组、PBS组、探针组的原位肝癌荷瘤裸鼠行荧光导航光热治疗，记录各组生存时间及体重，截止时间获取组织进行病理学检测。
　　结果：
　　1.ICG-Gd-CuS@BSA-EpCAM纳米探针的表征结果：探针的吸收峰为800nm、水合粒径约为38nm，粒径约为10nm。探针分别溶于去离子水、PBS、DMEM、BSA一周后测得的吸收峰峰值无明显变化。探针近红外光热最高温度可达53℃。
　　2.细胞实验：EpCAM在Huh7、HepG2细胞中高表达，LO2细胞低表达。探针在1mg/ml时对LO2细胞毒性小。HepG2细胞靶向摄取多，LO2细胞靶向摄取最少。HepG2细胞经光热治疗后，胞膜碎裂，胞质溶解，细胞活性低于10％。
　　3.动物实验：探针经静脉进入体内24h后，肿瘤内蓄积最多，并于24h采集原位肝癌荷瘤裸鼠的光声、磁共振、荧光图像。近红外荧光导航下微小肝癌的光热治疗结果：与空白对照组、PBS组荷瘤裸鼠比较，探针组荷瘤裸鼠的生存率最高、体重减轻速率最慢，病理学检查可见细胞排列松散，多量细胞坏死、间质出血。
　　结论：
　　ICG-Gd-CuS@BSA-EpCAM纳米探针具有良好的稳定性、光热特性、肝癌靶向性和生物相容性。作为光声、磁共振、荧光三模态靶向纳米探针，可用于微小肝癌的检测和术中近红外荧光导航的光热治疗，具有潜在应用价值。

目录

摘要

前言

第一部分 多模态靶向纳米探针ICG-Gd-CuS@BSA-EpCAM的制备及表征

引言

材料和方法

结果

讨论

参考文献

第二部分 多模态靶向纳米探针ICG-Gd-CuS@BSA-EpCAM的效能

引言

材料和方法

结果

讨论

参考文献

第三部分 多模态靶向纳米探针ICG-Gd-CuS@BSA-EpCAM在微小肝癌的诊断及光热治疗

引言

材料和方法

结果

讨论

参考文献

不足与展望

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攻读学位期间成果

致谢

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