新型金棒/夹心荧光二氧化硅纳米颗粒在癌症热化疗中的应用

The objective of this project is to design and assemble novel multifunctional composite nanodevice for cancer chemothermotherapy. A new gold nanorod capped silica nanorattles were synthesized using gold nanorod transform near-infrared laser into thermal energy for thermo therapy of cancer and using the silica nanorattle as a carrier to assemble gold nanorod, fluorescent dye and tumor targeting ligand together. The composite nanoparticles involves in control drug releasing, transform near-infrared light into heat and chemical drug targeting delivery. Furthermore, the inner core with fluorescent dye can be used for location and semiquantitative analysis of composite nanopaticles in cancer, and transform the temperature signals are difficult to quantify into fluorescent signals. Thereby, make it possible to quantify the heat-therapy doses and more controllable. The advantages of this new technology are less dose, quickly increase temperature and controllable heat therapy dose and so on. The composite nanodevice can pave the way for controllable heat-therapy and provide new strategy, new method, and new theory for for new treatment modality of cancer.

本申请首创研制一种金棒复合夹心荧光二氧化硅纳米颗粒，利用金棒独特的物理化学性质，将近红外激光转化为热能实现对肿瘤的热疗，利用夹心二氧化硅优秀的药物负载能力和缓控释性能，联合配体分子靶向技术，将抗肿瘤化学药物高效靶向递呈到肿瘤部位，将热疗、化疗、缓控释、靶向等技术有机复合于一体，实现高效低毒治疗肿瘤，同时，该颗粒内核的荧光性能可用于纳米颗粒的定位和半定量分析，通过构建颗粒荧光信号、金棒剂量和热疗效果间的函数关系，将难以监测的温度信号转换为易于观测的荧光信号，从而对热疗剂量进行控制，提高热疗效率。该新技术具有用量少、升温快、热疗剂量可控和治疗时间短等优势，为解决热疗剂量难以控制的难题提出了新思路，为癌症综合治疗提供了新理论、新策略和新技术。

热疗是一种利用热生物效应来治疗肿瘤的医学手段，近年来，已经在肿瘤治疗领域引起人们的关注，它利用正常组织和肿瘤细胞对温度耐受能力的差异，达到既能使肿瘤细胞凋亡、又不损伤正常组织的治疗目的，具有安全可靠、操作简单、疗效好、术后恢复快的优势和特点，被誉为“绿色疗法”。但是，虽然近年来肿瘤热疗技术有了一定的发展，但在临床应用中的比例不大，仍然处在辅助治疗的地位，这主要是因为热疗升温方法皆为外加热源，通过电磁波、超声波或射频，引起肿瘤组织自身产生热量，难以控制加热范围和加热程度，而且肿瘤组织内部受热也不均匀，无法精确掌控热疗剂量，其次，测温方法的缺失，再次，虽然热疗与化疗或放疗的结合使用逐渐被人们接受，但仍需要两次治疗即热疗与化疗分别进行，临床操作不方便。人们期待能够发展一种无创伤、低剂量、热剂量可控、短时间内杀死肿瘤且与放化疗技术有机结合的新型热疗方法。.本项目首创研制出一种金棒复合夹心荧光二氧化硅纳米颗粒，单分散性好，生物相容性高，利用金棒独特的物理化学性质，将近红外激光转化为热能实现对肿瘤的热疗，利用夹心二氧化硅优秀的药物负载能力和缓控释性能，达到负载阿霉素载药率为16%，利于纳米颗粒对肿瘤的EPR靶向效应，将抗肿瘤化学药物高效靶向递呈到肿瘤部位，靶向率达18%，将热疗、化疗、缓控释、靶向等技术有机复合于一体，实现高效低毒治疗肿瘤，有效率可达95%，本研究尝试将颗粒内核的荧光性能应用于纳米颗粒的定位和半定量分析，计划通过构建颗粒荧光信号、金棒剂量和热疗效果间的函数关系，将难以监测的温度信号转换为易于观测的荧光信号，从而对热疗剂量进行控制，但是由于生物材料对荧光信号的干扰，获得的数据无法支持原有设想，需要进一步深入研究。.本项目成功研制出多功能靶向药物载体 GNR@SN@ICG 的新技术平台，提出热疗、化疗、缓控释、靶向四者集于一体的新思路，通过一次给药即可实现多种疗法联合治疗，实现纳米生物技术、纳米医学、材料学、物理化学等多学科结合，同时带动了生命科学、临床医学等多学科的广泛交叉与合作，具备我国自主知识产权，为肿瘤治疗开拓了新的思路，为有效遏制恶性肿瘤生长、延长患者生存期和提高生存质量展示了诱人的应用前景。