基于ICG-mtAuNRs-Lip探针的光热光动力协同作用效率研究

Photothermal therapy and photodynamic therapy provide a new approach for the treatment of tumors, but photodynamic therapy has a poor therapeutic effect on deep tumors and its efficiency relies on the concentration of tissue oxygen. On the other hand, due to the existence of heat shock response, a high light intensity is required in photothemal effect to kill cancer cells. The combination of the two for the treatment of tumors can improve the therapeutic effect on tumors. However, in most of the current research, two excitation laser are used to excite photodynamic effect and photothermal effect respectively, which is difficult to achieve the combined effect in deep tumors. This project intends to construct an efficient synergy system to achieve photothermal and photodynamic effect simultaneously under the excitation of near infrared laser, and improve the therapeutic effect of phototherapy on tumors. When the system was constructed, a combination of a multi-tip structure gold nanorod and photosensitizer ICG was co-wrapped with 17AAG in a thermosensitive liposome. The presence of multi-tip structure on the surface of gold nanorods can improve the photothermal conversion efficiency of gold nanorods and enhance the photodynamic efficiency of the photosensitizer ICG on its surface. 17AAG can also inhibit the heat shock reaction of tumor cells and enhance the efficiency of photothermal effect. Finally, the synergy between photothermal therapy and photodynamic therapy is achieved.

光热和光动力疗法为肿瘤提供了新途径，具有重要的科学意义和应用价值。光动力疗法存在对深层肿瘤的治疗效果较差、对组织氧浓度有依赖等方面的不足；且由于存在热休克反应，光热作用需要较大的光强度才能有效杀死癌细胞。因此，两种方法联合使用有望提升治疗效果，但目前多数研究中使用两束激发光分别诱导光动力作用和光热作用，在深层肿瘤中难以实现两种作用的有效协同。本项目拟构建一种高效的光热光动力探针，实现在近红外光激发下的光热和光动力协同治疗。计划将表面多尖端结构的金纳米狼牙棒和光敏剂ICG的结合体、以及17AAG共同包裹于热敏脂质体中，表面多尖端结构的存在可提高金纳米棒的光热转换效率，同时增强其表面光敏剂ICG的光动力效率，而17AAG可通过抑制热休克反应提升光热作用效率。几种作用集成一体，最终实现对肿瘤的高效光疗效果。

金纳米粒子介导的光热疗法为肿瘤的治疗提供了新的途径，常单独或与光动力疗法，化疗，免疫疗法等其它疗法联合应用于肿瘤治疗。金纳米粒子以其独特的表面等离子体共振特性，优异的光热特性以及良好的生物相容性等优点，常作为光热转换剂用于肿瘤的光热治疗中。然而，其造成肿瘤细胞死亡所需的光强阈值较大，限制了对深层肿瘤的治疗效果。本项目研究围绕提升金纳米粒子对深层肿瘤的治疗效果展开。获得了在近红外二区光（1060 nm）激发下，光热转换效率达到60.3%的金纳米狼牙棒，研究了其介导的近红外二区光热疗法对肿瘤细胞的灭活效率，提升了光热疗法对深层肿瘤的治疗效果；同时，为进一步提升光热疗法的疗效，我们将手性概念引入光热作用中，制备得到在近红外区具有较强手性信号的手性金纳米螺旋，基于肿瘤细胞对手性纳米粒子的特异性响应以及生物组织对左右旋圆偏光的不同响应，我们实现了由于手性差异导致的光热作用对肿瘤细胞的选择性灭活效果差异，这为进一步实现手性光热作用在肿瘤治疗中的应用奠定基础；为实现诊疗一体化光热疗探针的开发，我们研究了金纳米棒调控量子点发光的机制，发现金纳米棒的各向异性等离子体场分布，可有效调控量子点发光，增强量子点发光强度，缩短量子点荧光寿命，同时可实现对量子点发光的激发光偏振调控，这为后续构建同时具有发光性能和光热性能的诊疗一体化探针的制备提供理论支持。此外，我们探索了声动力疗法在肿瘤治疗中的应用，开发了一种Au@TiO2-Hb-Lip脂质体纳米颗粒，该纳米颗粒在低剂量超声激发下，对肿瘤细胞具有较高的灭活效率且具有良好的稳定性，有望实现对深层乏氧肿瘤组织的更有效治疗。