多模态成像纳米颗粒用于预测肝癌的预后及精准栓塞肝癌血管

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目的:肝细胞癌(HCC)作为最常见的癌症之一,其在发现时大约70%已处于不能切除的阶段。选择性肝动脉栓塞被推荐为临床上不能切除的肝癌的主要治疗手段。然而,由于肿瘤的血供十分丰富,肝动脉栓塞术只能栓塞肿瘤的主要供血血管,而仍残留肿瘤的分支血管仍然供血。同时,在栓塞过程中容易栓塞到周边的正常肝组织的血管,从而使肝癌患者不良的肝功能进一步恶化。因此,为了提高肿瘤的栓塞效果,急需靶向栓塞肿瘤血管的方式,来精确栓塞肿瘤。另一方面,目前肝癌患者的治疗方式选择主要依靠肿瘤的临床分期决定。然而,临床上即使同样是晚期的病人,栓塞治疗的生存获益不一,并不是所有晚期的患者都适合肿瘤的栓塞治疗。因此,需要新的评估方式,来筛选适合的中晚期肿瘤患者进行栓塞治疗,并评估肿瘤的预后。方法:在本研究中,我们以MnCl2、TMA·OH和H2O2为原料制备了MnO2纳米片。并将维替泊芬(BPD)加载到MnO2纳米片的表面。用超滤离心管过滤去除游离BPD后,制备得到MnO2/BPD纳米颗粒。进一步我们用电镜,水合粒径,及体外还原特性等试验,分别测试了MnO2,MnO2/BPD,Nano BPD的大小,形状,及化学特性。并通过测量不同浓度光声成像,MR成像,荧光成像信号的变化,验证了其体外成像性能。在MnO2/BPD的靶向性方面,我们从小鼠,人体手术标本两个层面,验证了BPD的靶点低密度脂蛋白受体(LDLR)在肿瘤的高表达。再通过血管与LDLR的荧光染色,发现LDLR高表达在肿瘤血管上。进一步我们将纳米颗粒注入到体内,并用活体荧光显微镜观察,发现纳米颗粒能靶向到肿瘤新生血管上。在治疗部分,首先,我们将实验组分为5组,分别是saline,MnO2/BPD,saline+激光,BPD+激光,MnO2/BPD+激光。根据纳米颗粒的代谢实验,注射MnO2/BPD纳米颗粒的组,光动力照射在注药后8小时进行。注射BPD的组,根据临床数据在15 min后进行光动力照射。为达到肿瘤范围的精准照射,光动力治疗采用超声引导下的经皮穿刺肿瘤的方式进行。在穿刺针到达肿瘤后,退出针芯引入光纤,光动力照射8min。为了验证光动力的效果,在治疗后我们对各组分别进行了ROS的测量,血管内血栓的形成,及栓塞率的计算。同时,为了进一步了解介入光动力治疗对肿瘤的大小,小鼠的生存期的影响,我们每5天用ivis测量并记录1次肿瘤的大小,每3天测量1次小鼠体重的变化,并在治疗期间,全程用监测记录小鼠的生存期。在成像方面,在纳米颗粒具有良好的体外成像及肿瘤血管靶向能力的基础上,我们利用纳米颗粒对小鼠肿瘤进行了在体的多模态成像,并在成像后将肿瘤切除,进行免疫荧光血管染色,评估成像强度与肿瘤的血管密度之间的关系。并在成像后治疗,探索了成像强度与肿瘤的栓塞效果的关系。为了进一步通过成像来预测肝癌的预后,我们设计了GSH感应的纳米探针MnO2/ICG。在验证纳米材料的大小,形状,化学特性及体外成像能力的基础上,我们探究了其在体内的最佳成像时间点。进一步我们用MnO2/ICG成像了不同类型的肿瘤,并探究了肿瘤内GSH的水平与MnO2/ICG成像强度的关系。并将成像强度与肿瘤的侵袭性及耐药性相关联。结果:我们成功合成了MnO2/BPD,它具有良好的分散性,大小均一。MnO2/BPD中的MnO2可在GSH/H2O2中还原成Mn2+。Mn2+与BPD在体自组装后,形成的Nano BPD具有增强的光动力效应及良好的多模态成像效果。此外,MnO2/BPD具有良好的肿瘤血管靶向性,结合光动力照射能引起肿瘤血管内皮细胞的凋亡,并触发血管内的凝血瀑布。从而达到靶向栓塞肿瘤血管的目的。结果表明相比与BPD,MnO2/BPD引起的肿瘤缩小更明显,生存期更长。在成像方面,由于MnO2/BPD的血管靶向性,我们发现MnO2/BPD可以成像肿瘤的血管密度,肿瘤的成像强度越高,肿瘤的血管密度越高。而血管密度越高肿瘤的栓塞效果越好,因此,我们的纳米颗粒可以通过成像肿瘤的血管密度,预测肿瘤的栓塞预后。另一方面,为了预测肿瘤的侵袭性和耐药性,我们成功合成了MnO2/ICG。它可以通过感知肿瘤内的GSH浓度,来预测肿瘤的预后。肿瘤内的GSH越高,MnO2/ICG成像强度越低,肿瘤的侵袭性和耐药性越高,肿瘤的预后越差。结论:本课题构建了成像及治疗的纳米颗粒。在成像方面,我们的MnO2/BPD可以通过评估肿瘤的血管密度,来预测肿瘤的栓塞疗效。我们的MnO2/ICG可以通过成像评估肿瘤内的GSH水平,并利用GSH的水平评估肿瘤的侵袭性及耐药性。在治疗方面,相比于临床上用的BPD光敏剂我们的MnO2/BPD具有更高的光动力效应。它能在结合介入光动力条件下,触发凝血瀑布精确地栓塞肿瘤血管。
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