近红外二区有机半导体纳米粒子辅助的脑瘤光声引导光热治疗学术资讯

来源：X一MOL资讯

英文标题：Effective Phototheranostics of Brain Tumor Assisted by Near-Infrared-II Light-Responsive Semiconducting Polymer Nanoparticles

通讯作者：尹超，边黎明，香港中文大学；王立代，香港城市大学

作者：Guohua Wen, Xiaozhen Li, Yachao Zhang, Xiongqi Han, Xiayi Xu, Chao Liu, Kannie W.Y.Chan, Chun-Sing Lee, Chao Yin*, Liming Bian*, Lidai Wang*

脑胶质瘤是大脑和脊髓胶质细胞癌变所产生的原发性颅脑恶性肿瘤，具有侵袭性强和不受控制的特点。各种诊断（如计算断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）、荧光成像等）和治疗技术（如放射治疗、化学药物治疗、手术治疗等）已被陆续开发出来并在脑胶质瘤的检测和治疗方面获得应用。然而，由于其高度的浸润性，精确展现脑胶质瘤的轮廓和特点仍然是一个很大的挑战。此外，由于脑保护系统血脑屏障（BBB）的存在以及脑瘤所处的位置相对较深，使得非侵入式和侵入式的疗法均难以获得令人满意的治疗效果。相比于传统的治疗技术，光声成像（PAI）介导的光热疗法（PTT）具有独特的优势，但是现有的光声光热纳米制剂主要集中于有机小分子或无机纳米颗粒，其光稳定性和体内长期安全性需要进一步评估。此外，目前开发的大多数光声光热纳米探针其响应波段局限于近红外第一窗口（NIR-I），削弱了其对深层组织的有效诊疗。
近日，香港城市大学的王立代教授和香港中文大学的边黎明教授、尹超博士设计合成了基于噻二唑并喹喔啉的有机半导体聚合物材料，并通过纳米共沉淀法将其进一步制备成水分散的纳米探针，成功实现了近红外二区（NIR-II，1000-1700 nm）激发的脑瘤光声成像和光热治疗（图1）。所制备的纳米探针具有均匀的球形形貌，平均尺寸为58.9 ± 1.4 nm。有机半导体骨架的电子供体-受体交替结构使得纳米探针在NIR-II区域表现出强烈的光学响应性，其中在1064 nm处的质量消光系数为13.25 cm-1mg-1 mL。此外，该探针还具有理想的光声和光热性能（光热转换效率：21.2％）。体外研究表明，纳米探针可以顺利地被U87胶质瘤细胞吞噬并发出强烈的光声信号（图2a）；在NIR-II激光照射下能有效导致细胞死亡（图2b）。体内研究表明，纳米探针在尾静脉给药后能被动靶向至肿瘤部位，包括皮下肿瘤和脑瘤，并且在NIR-II激光辐射下发射出强烈的光声信号，从而准确引导NIR-II光热治疗（图3）。该工作为实现脑深部肿瘤的准确、高效光诊疗提供了一种有效的途径。

图1. 有机半导体纳米探针的设计制备及在脑瘤二窗光诊疗中的应用示意图。

图2.（a）U87细胞对纳米探针的吞噬结果。左：细胞光声成像结果；右：不同方法处理的细胞内光声成像的信噪比。（b）纳米探针对U87细胞的光热杀灭效果图。

图3. 纳米探针的活体二窗光诊疗效果。（a）皮下肿瘤光声成像图；（b）不同条件处理的小鼠肿瘤切片染色图；（c）小鼠脑瘤光声成像效果图；（d）脑瘤光热治疗结果图。
研究成果发表于近期的ACS Applied Materials & Interfaces 期刊上。文国华、李晓珍和张雅超为该论文的共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金、香港研究资助局基金、香港卫生及医学研究基金及深圳市科学技术和创新委员会基金的资助。

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