活性氧“激活”型纳米探针的构建及用于肿瘤光声成像的研究

The new technique photoacoustic imaging has already improved the penetration issue compared to the traditional optical imaging techniques, obtaining both the anatomic and molecular information at the same time. However, the development of novel and effective photoacoustic imaging agents is still in research progress, particularly the targeted imaging agents for specific biomolecules. Therefore, our research is aimed to enhance the sensitivity in photoacoustic imaging. With the combination of synthetic organic chemistry and nanotechnology backgrounds, our research group is going to develop a series of biocompatible, highly stable, near-infrared photoacoustic imaging agents that can respond to the biological reactive oxygen species (ROS) selectively. With the use of new imaging agents, the spatial localization, distribution and signaling of ROS inside the tumor tissues can be investigated. Hence, the relationship between ROS and tumor growth will be revealed by the targeted labelling, providing a possible way for the disease diagnosis and methods employed in the clinical therapy.

光声成像技术解决了传统光学成像穿透性差的难题，可同时获取生物解剖学信息与分子信号，但光声造影剂的开发还远远不够，尤其是对生物活性氧（ROS）信号特异性识别的肿瘤靶向造影剂十分缺乏。本研究针对光声成像造影剂的需要，从生物学信号特异性识别原理、纳米材料肿瘤靶向机制入手，拟采用化学合成与纳米技术，开发一系列近红外纳米肿瘤靶向纳米光声造影剂，使其可特异性响应肿瘤位点生物ROS信号，且具备良好生物相容性与长滞留时间。借助于光声成像手段，评价活性氧信号在深层肿瘤组织中空间分布和表达，揭示肿瘤组织与生物活性氧相关性，在分子水平上阐明肿瘤与活性氧双向调控机制，为相关疾病的基础研究和临床治疗提供新的思路和方法。

光热疗法（PTT）随着纳米材料和纳米药剂的不断发展，在对深层组织的肿瘤治疗方面，展示出了巨大潜力。然而，由于当前光热纳米药物固有的非特异性，以及治疗过程中附带的热损伤引起炎症因素，常规PTT的应用仍然受到限制。为了解决这些问题，该项目报告了系列脂质体官能化的纳米级的光声造影/光热剂，其可以选择性地消除体内癌细胞。在脂质体载体经肿瘤中递送后，通过肿瘤微环境中低pH和超氧化物（O2• - ），纳米制剂梯级活化实现精准的肿瘤靶向。这使得其具有独特的NIR吸收光谱变化，进而导致高效的光热转化，最终在NIR光下消融肿瘤。重要的是，我们通过在携带的肿瘤小鼠中应用该纳米制剂，进一步验证了利用PTT针对乳腺癌（BC）的治疗效果。项目通过生物相容性，药代动力学的保留时间，和肿瘤治疗效果（包括具有最小化的治疗损伤的完全肿瘤消融），验证了所开发的纳米制剂具有高生物相容性，良好的药代动力学的保留时间，最小的治疗损伤，以及卓越的肿瘤PTT治疗结果。因此，该项目研究表明探索癌症生物标志物激活的PTT的创新策略。