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研究目的：
制备新型纳米功能生物材料，包括应用于光声成像的靶向碳点纳米复合材料和应用于荧光成像的双亲性纳米胶束，在明确生物材料理化性质及生物相容性的基础上，研究其在癌症中的靶向血管多模态成像效果，为提高癌症早期诊断检出率和治疗的有效率提供了一种新的可能。
研究方法：
1.以豆乳为绿色碳源，以亚甲基蓝(Methyleneblue,MB)为荧光剂，通过简易微波处理工艺成功制备了αvβ3整合素靶向性碳点((Carbondot,C-dot)纳米复合材料(MB-CDs@NH-RGD)；以双亲肽C18GR7RGDS(Amphiphilicpeptide,PA)作为纳米载体，与吲哚菁绿(Indocyaninegreen,ICG)以不同比例通过简单的超声和透析法可制备得到双亲性纳米胶束(PeptideAmphiphile-ICGNanomicelles,PAIN)。采用红外光谱(FT-IR)、荧光光谱、紫外可见光分光光度计(UV-Vis)、动态光散射法、透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscope,TEM)等技术对两种材料进行表征，用热成像仪记录分析两种材料的光热效应。
2.检测MB-CDs@NH-RGD与PAIN在人乳腺癌MDA-MB231细胞及黑色素瘤B16细胞中的生物相容性并评价光热效应对肿瘤细胞的治疗作用，用激光扫描共聚焦显微镜(LaserScanningConfocalMicroscopy,CLSM)及流式细胞仪评价材料对细胞的靶向性。
3.建立MDA-MB231荷瘤鼠模型，分别对MB-CDs@NH-RGD与PAIN的体内光声成像及荧光成像效果进行评价。
研究结果：
1.MB-CDs@NH-RGD：TEM显示其为无晶格的球形形貌，是无定型状态的碳点；FT-IR结果显示其具有碳点中羧基和羰基的特征峰；荧光光谱表示，在340?440nm的激发范围内，其具有碳点的特征性红移现象；UV-Vis显示，在280nm处有碳点的特征性吸收峰。以上结果综合表明了MB-CDs@NH-RGD碳点的成功制备。PAIN：以体积比PA:ICG=2:1的方案制备的PAIN粒径约为134.5nm，具有粒径小、分布集中、表面光滑、载药率高、水溶液中稳定性良好等优点；热成像仪检测到MB-CDs@NH-RGD及PAIN均有优异的光热效应，且碳点浓度越高，照射光源能量越大则光热效应越强。
2.MB-CDs@NH-RGD对乳腺癌MDA-MB231细胞及黑色素瘤B16细胞的毒性作用明显小于与对照组MB-CDs@NH2，表明了碳点的表面改性有助于提高生物相容性；CLSM结果显示非靶向探针MB-CDs在MDA-MB231细胞及B16细胞中均无可见荧光，靶向探针MB-CDs@NH-RGD在双通道中均能观察到明显的蓝色和红色荧光，表明了MB-CDs@NH-RGD对乳腺癌细胞和黑素瘤细胞有特异靶向性。PAIN对乳腺癌细胞的毒性作用比ICG小，表明了双亲肽作为载体的使用提高了ICG的生物相容性；PAIN对细胞的光热治疗(Photothermaltherapy,PTT)作用明显强于ICG；CLSM及流式细胞仪结果显示PAIN只能在MDA-MB231(αvβ3+)细胞中观察到明显的红色荧光，且被标记的细胞数高达为99.6±0.1%。以上综合说明了两种材料均有较好的生物安全性，能特异性靶向识别过表达αvβ3+整合素的肿瘤细胞。
3.体内光声成像结果所示：MB-CDs@NH-RGD注射后5min即可在肿瘤区域观察到明显的光声信号，随后光声信号逐渐增强并维持到30min。体内荧光成像结果示：PAIN注射后0.5h在肿瘤区域逐渐出现明显的荧光信号，并在6h达到高峰，随后荧光强度逐渐降低。
结论：
本研究成功制备了纳米功能生物材料MB-CDs@NH-RGD及PAIN，它们粒径小、稳定性好、光热性能优异且具有良好的生物相容性。同时，这两种材料都具有RGD环肽配体，能特异性识别乳腺癌细胞过表达的αvβ3整合素受体，从而可以对过表达该整合素的肿瘤进行光声/荧光成像，达到对癌症早期诊断的目的。另外，它们还有良好的光热性能，可以作为光热材料应用于肿瘤的热消融治疗。MB-CDs@NH-RGD及PAIN有望成为一种具有光声/荧光成像引导功能的PTT纳米平台，可用于过表达αvβ3整合素的乳腺癌的早期发现和精准治疗。
制备新型纳米功能生物材料，包括应用于光声成像的靶向碳点纳米复合材料和应用于荧光成像的双亲性纳米胶束，在明确生物材料理化性质及生物相容性的基础上，研究其在癌症中的靶向血管多模态成像效果，为提高癌症早期诊断检出率和治疗的有效率提供了一种新的可能。
研究方法：
1.以豆乳为绿色碳源，以亚甲基蓝(Methyleneblue,MB)为荧光剂，通过简易微波处理工艺成功制备了αvβ3整合素靶向性碳点((Carbondot,C-dot)纳米复合材料(MB-CDs@NH-RGD)；以双亲肽C18GR7RGDS(Amphiphilicpeptide,PA)作为纳米载体，与吲哚菁绿(Indocyaninegreen,ICG)以不同比例通过简单的超声和透析法可制备得到双亲性纳米胶束(PeptideAmphiphile-ICGNanomicelles,PAIN)。采用红外光谱(FT-IR)、荧光光谱、紫外可见光分光光度计(UV-Vis)、动态光散射法、透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscope,TEM)等技术对两种材料进行表征，用热成像仪记录分析两种材料的光热效应。
2.检测MB-CDs@NH-RGD与PAIN在人乳腺癌MDA-MB231细胞及黑色素瘤B16细胞中的生物相容性并评价光热效应对肿瘤细胞的治疗作用，用激光扫描共聚焦显微镜(LaserScanningConfocalMicroscopy,CLSM)及流式细胞仪评价材料对细胞的靶向性。
3.建立MDA-MB231荷瘤鼠模型，分别对MB-CDs@NH-RGD与PAIN的体内光声成像及荧光成像效果进行评价。
研究结果：
1.MB-CDs@NH-RGD：TEM显示其为无晶格的球形形貌，是无定型状态的碳点；FT-IR结果显示其具有碳点中羧基和羰基的特征峰；荧光光谱表示，在340?440nm的激发范围内，其具有碳点的特征性红移现象；UV-Vis显示，在280nm处有碳点的特征性吸收峰。以上结果综合表明了MB-CDs@NH-RGD碳点的成功制备。PAIN：以体积比PA:ICG=2:1的方案制备的PAIN粒径约为134.5nm，具有粒径小、分布集中、表面光滑、载药率高、水溶液中稳定性良好等优点；热成像仪检测到MB-CDs@NH-RGD及PAIN均有优异的光热效应，且碳点浓度越高，照射光源能量越大则光热效应越强。
2.MB-CDs@NH-RGD对乳腺癌MDA-MB231细胞及黑色素瘤B16细胞的毒性作用明显小于与对照组MB-CDs@NH2，表明了碳点的表面改性有助于提高生物相容性；CLSM结果显示非靶向探针MB-CDs在MDA-MB231细胞及B16细胞中均无可见荧光，靶向探针MB-CDs@NH-RGD在双通道中均能观察到明显的蓝色和红色荧光，表明了MB-CDs@NH-RGD对乳腺癌细胞和黑素瘤细胞有特异靶向性。PAIN对乳腺癌细胞的毒性作用比ICG小，表明了双亲肽作为载体的使用提高了ICG的生物相容性；PAIN对细胞的光热治疗(Photothermaltherapy,PTT)作用明显强于ICG；CLSM及流式细胞仪结果显示PAIN只能在MDA-MB231(αvβ3+)细胞中观察到明显的红色荧光，且被标记的细胞数高达为99.6±0.1%。以上综合说明了两种材料均有较好的生物安全性，能特异性靶向识别过表达αvβ3+整合素的肿瘤细胞。
3.体内光声成像结果所示：MB-CDs@NH-RGD注射后5min即可在肿瘤区域观察到明显的光声信号，随后光声信号逐渐增强并维持到30min。体内荧光成像结果示：PAIN注射后0.5h在肿瘤区域逐渐出现明显的荧光信号，并在6h达到高峰，随后荧光强度逐渐降低。
结论：
本研究成功制备了纳米功能生物材料MB-CDs@NH-RGD及PAIN，它们粒径小、稳定性好、光热性能优异且具有良好的生物相容性。同时，这两种材料都具有RGD环肽配体，能特异性识别乳腺癌细胞过表达的αvβ3整合素受体，从而可以对过表达该整合素的肿瘤进行光声/荧光成像，达到对癌症早期诊断的目的。另外，它们还有良好的光热性能，可以作为光热材料应用于肿瘤的热消融治疗。MB-CDs@NH-RGD及PAIN有望成为一种具有光声/荧光成像引导功能的PTT纳米平台，可用于过表达αvβ3整合素的乳腺癌的早期发现和精准治疗。