用于癌症成像及治疗的近红外二区纳米治疗诊断材料

来源：CBG资讯

今年年初，一篇发表在CA: A Cancer Journal for Clinicians的文章（DOI: 10.3322/caac.21551）预测了美国2019年的癌症发展状况，文章指出，在2019年全美将有1,762,450例新的癌症比例被确诊，同时将有606,880例患者将死于癌症。中国国家癌症中心于今年一月份发布的最新一起全国癌症统计数据也表明癌症已经成为威胁人类健康的最主要因素之一。目前，针对癌症的治疗方法主要分为手术、化疗、放疗等，但是这些手段在治疗癌症的同时不可避免地都对身体产生副作用，因此从最大限度降低治疗对人体的副作用的角度出发，学者们提出了靶向治疗及外科手术精准化等概念以降低患者在治疗过程中的痛楚，同时更好的治疗手段也可以进一步增大癌症患者的存活率。

图1. PSY材料的组成及工作原理示意图

（图片来源：Chem. Sci.）

近日，华中师范大学孙耀教授联手韩国高丽大学Jong Seung Kim教授以“A Nano Cocktail of NIR-II Emissive Fluorophore and Organoplatinum(II) Metallacycle for Efficient Cancer Imaging and Therapy”为题在Chem. Sci.（DOI: 10.1039/C9SC02466B）上报道了一种可以用于癌症诊疗一体化的近红外二区纳米材料PSY，这种材料是由含有有机铂的大环分子P1、近红外二区染料SY1030及FDA批准的聚合物Pluronic F127组成，三种材料的有机组合使得PSY具有理想的稳定性、溶解性、生物相容性及癌细胞靶向性。作者团队基于PSY的特性，成功证明了该材料比传统的铂基药物顺铂具有更好的细胞穿透性、抗癌效果及更低的副作用，同时SY1030的加入使得材料在成像过程中能够提供信噪比更高的图像。

图2. a）PSY的TEM图像；b）PSY的粒径分析；c）PSY在不同环境中的稳定性；d）PSY中铂的释放效率；e）PSY的吸收及发射图谱；f）PSY对比ICG的稳定性；g）PSY的细胞穿透性；h）PSY的抗癌效果

（图片来源：Chem. Sci.）

F127在与P1和SY1030组装后会形成尺寸大约在110 nm的球形颗粒（图2a, 2b），并且其结构具有很好的稳定性（图2c），但是结构的稳定性并不会影响药物分子的释放。实验结果表明，在24小时内，会有超过50%的Pt(II)从PSY纳米颗粒中释放（图2d），而被F127包裹的另外一种材料，SY1030的光学特性在形成PSY后得到了很好的保留（图2e），并且比FDA批准的近红外一区治疗药物ICG具有更好的稳定性（图2f）。此外，PSY能够快速地被细胞吞噬（图2g）并且由于P1能够与DNA交叉结合，因此PSY还体现出了很高的抗癌特性（图2h）。

图3. a）小鼠的肿瘤治疗NIR-II成像；b）注射药物后小鼠的肿瘤组织重量；c）注射药物后小鼠的存活率

（图片来源：Chem. Sci.）

进一步的活体实验结果表明，相比于传统的抗癌药物顺铂，PSY具有更长的血液循环时间，因而能够提供更好的抗癌效果，而相比于近红外一区的治疗诊断材料，具有二区近红外特性的PSY能够获得对比度更好的图像。基于以上实验结果，作者认为PSY能够应用到癌症的治疗诊断中，并对这种可能性进行了验证，他们通过小鼠成像发现PSY在进入到小鼠体内后会明显地在肿瘤区域富集（图3a），并且比cisplatin具有更好的抗癌效果及更低的副作用（图3b，3c）。

尽管目前最有效最直接的癌症治疗方法是手术治疗，并且理论上，通过手术是可以完全移除肿瘤细胞的，但是在实际操作过程中，手术往往会给病人造成不可逆及不必要的伤害，而化疗及放疗带来的副作用往往会加重病人的痛苦。靶向治疗及精准手术的出现使得病人可以在更舒适的治疗过程中摆脱癌症，孙耀教授和Jong Seung Kim教授报道的PSY材料具有比现有的癌症治疗药物更好的靶向性，能够尽可能地减少药物的副作用。此外，该材料具有二区近红外成像的特性，能够通过光学成像等手段在癌症诊断及治疗中给出更有效的信息，为医生的准确治疗和手术提供更大的帮助。

全文作者：F. Ding, Z. Chen, W. Kim, A. Sharma, C. Li, Q. Ouyang, H. Zhu, G. F.Yang, Y. Sun and J. S. Kim。