光控靶向纳米诊疗制剂在黑素瘤早期诊断和治疗中的应用基础研究

Early diagnosis and treatment of tumor is always an hotspot in clinical research. Based on our previous studies, we design and prepare the single chain variable fragment(ScFv) antibody-conjugated-gold nanorods(GNRs)-indocyanine green (ICG) nanoprobes for early diagnosis and treatment of melanoma. Near-infrared(NIR) fluorescence of ICG and photo-thermal effect of GNRs will be employed for NIR fluorescence and photoacoustic dual-modality imaging, respectively. The deeper and wider obtained biological information of tumor tissues can improve the imaging diagnostic accuracy and sensitivity of tumor. Meanwhile, the photosensitive effect of ICG and photothermal effect of GNRs can be used for simultaneously photodynamic/photothermal therapy of melanoma, as well as further investigation on the possible mechanism of the treatments. Organic fusion of multi-modality "optical biopsy" and multi-modality therapy based on nanotechnology enables early diagnosis, accurate positioning, combination therapy, real-time monitoring curative effect of melanoma.

肿瘤的早期诊断和治疗一直是临床研究的热点。本项目在我们前期研究的基础上，我们设计和制备多功能的单链抗体-金纳米棒-吲哚菁绿复合探针，用于黑色瘤的早期诊断和治疗。利用吲哚菁绿的近红外荧光特性和金纳米棒的光热效应来实现黑素瘤的近红外荧光/光声多模式成像，以获取肿瘤组织更深和更广的生物信息，有利于提高肿瘤成像诊断的准确性和灵敏性。同时利用吲哚菁绿的光敏效应和金纳米棒的光热转换效应，同步实现黑素瘤的光动力/光热联合治疗，并深入探讨双模式治疗的可能机制。本研究利用纳米技术平台创新性地将黑素瘤的多模式"光学活检"与多模式治疗紧密结合起来，有望为解决黑素瘤的早期诊断、精确定位、联合治疗、疗效实时监测等关键科学问题提供理论和技术基础。

黑色素瘤是一种恶性程度较高的皮肤癌，肿瘤的早期诊断和治疗对于提高患者的生存质量和治愈率有着至关重要的意义。纳米技术的快速发展及光学生物技术的日新月异，高分辨率在体成像技术用于肿瘤诊断已成为可能，这为黑素瘤的早期诊断、治疗及生物学特性研究提供了新思路。本项目利用金纳米棒（GNRs）极好的光热转换效应，吲哚菁绿的近红外（NIR）荧光成像特性以及5-氟尿嘧啶（5-FU）的化疗作用，成功制备了集成像和治疗于一体的针对人恶性黑色素瘤的多功能金纳米探针GNR@SiO2-5-FU-ICG。该纳米探针具有吸收光谱的可调控性、较高的载药量、pH和激光调控药物释放、高化学稳定性和高生物相容性的特点。GNR@SiO2-5-FU-ICG能靶向人恶性黑色素瘤并显示出良好的双光子发光和近红外荧光成像功能。动物活体及离体器官荧光成像结果表明，GNR@SiO2-5-FU-ICG处理组肿瘤局部的荧光信号比其他对照组更强且持续时间更久，并于注射后24h达到最大值；小动物活体光声成像结果表明GNR@SiO2-5-FU-ICG处理组比其他组显示出了更多的光声增强信号。整合NIR 荧光和光声成像（PAI）两种分子成像技术，可获取肿瘤更完整的生物信息，提高了肿瘤成像诊断的准确性和灵敏性。更有趣的是，该纳米探针可通过pH值改变和激光照射双重响应来实现化疗药物的智能控制释放，从而使纳米药物能高效地在肿瘤部位富集。研究表明该纳米探针使5-FU在肿瘤组织中的浓度提高10倍。同时在较低能量激光的作用下，利用ICG的光敏效应和金纳米棒的光热转换效应，同步实现肿瘤的光热、光动力和化疗三模式协同治疗。该研究成果为肿瘤的分子成像、精准治疗、联合治疗、诊疗一体化及解决耐药问题提供了新的思路和解决方案。