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鄭大一附院張翼、上海藥物所程震、南郵孫鵬飛 CEJ：開發(fā)雙模態(tài)成像納米平臺指導(dǎo)原位骨肉瘤的NIR-II光熱治療

時間：2022-05-12 來源： 瀏覽：

鄭大一附院張翼、上海藥物所程震、南郵孫鵬飛 CEJ：開發(fā)雙模態(tài)成像納米平臺指導(dǎo)原位骨肉瘤的NIR-II光熱治療

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收錄于合集
#半導(dǎo)體聚合物 2 個
#近紅外二區(qū)熒光成像 1 個
#近紅外二區(qū)光聲成像 1 個
#近紅外二區(qū)光熱治療 1 個
#原位骨肉瘤 1 個

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骨肉瘤   ( OS) 是 骨骼系統(tǒng) 最常見的原發(fā)惡性腫瘤，局部破壞性 強且 轉(zhuǎn)移 率高，目前臨床針對 骨肉瘤 的治療周期長，副作用大 。作為一種 極具潛力 的 新型 抗腫瘤 技術(shù) ，光熱療法   ( PTT )   取得了重大進展 。尤其是 具有 近紅外二區(qū) ( NIR-II ,  1000-1700nm )   吸收的光熱 治療，已成為近期關(guān)注的 領(lǐng)域 熱點。與 傳統(tǒng) 近紅外一區(qū) (NIR-I, 700-900 nm) 吸收的 P TT 相比， NIR-II 光熱治療對 正常組織的光毒性可以忽略不計 ， 穿透 深度 更深， 可 產(chǎn)生更有效的 治療效果 。特別是， NIR-II 光熱劑 可以潛在地實現(xiàn)具有高對比度和 深穿透力 的 NIR-II 光聲成像   (NIR-II PAI ) ，從而可用于精確診斷和高效 治療位于 深部組織的腫瘤 。
盡管 NIR-II 光聲成像 具有深度穿透 的 優(yōu)勢，但其時空分辨率和靈敏度仍 存在局限性 。作為 另 一種新型的無創(chuàng)成像方式， NIR-II 熒光成像   (NIR-II FI )   由于其高靈敏度 、優(yōu)異的時空分辨率以及 保真度， 已廣泛應(yīng)用于多種臨床前疾病的研究以及臨床試驗中 。 課題組前期工作報導(dǎo) 了 多種 NIR-II FI 的納米 體系在臨床前疾病中的診療工作 。考慮到 NIR-II FI 和 NIR-II PAI 的靈活性和兼容性，將它們結(jié)合起來以實現(xiàn)雙模 態(tài)治療導(dǎo)航，有望在深部腫瘤方面可發(fā)揮更強大的優(yōu)勢。然而 ，目前 關(guān)于此類雙模態(tài)成像 納米平臺 的開發(fā)工作 仍處于起步階段。
基于以上背景， 鄭 州大學(xué) 一附院張翼教授 、 中科院上海藥物所程震教授 、 南 京郵電大學(xué) 孫鵬飛教授 進行合作， 利 用 BBT 作為受體單元， BT 作為強給體單元，引入中位給體單元 2TC ，抑制非輻射衰變， 最終設(shè)計 合成 了 一種新型半導(dǎo)體聚合物 P2 ，并用 D SPE- m PEG 2 000 -RGD 進一步將其包裹，最終 構(gòu)建診療一體化納米平臺 P2NP s ， 研究成果發(fā)表于《 C hemical  E ngineering  J ournal 》 。該納米平臺 具有優(yōu)異的 NIR-II 熒光、 優(yōu)異 的 NIR-II 光聲 信號和 1 064 nm 激活下顯著 的局部熱療能力。在 1064nm 激光下， P2NP s 對 骨肉瘤細胞 143B 具有顯著的 靶向能力及 PTT 效應(yīng)。 體內(nèi) 小鼠模型中， 通過優(yōu)異的 NIR-II FI/NIR-II PAI 雙模 態(tài)成像引導(dǎo)， P2NP s 可有效發(fā)揮光療作用對抗 皮下和原位 骨肉瘤 ， 同時 體內(nèi) 生物安全性良好 。因此，這些 結(jié)果 證明 P2NP s 可作為極具潛力的診療一體化 納米平臺， 發(fā)揮 雙模 態(tài) NIR-II FI/NIR-II PAI 引導(dǎo) 下的原 位腫瘤治療，為 腫瘤及 其他疾病的 診 療提供了一種新方法。
該論文第一作者為鄭大一附院骨科李岱峰博士，共同第一作者為鄭大一附院骨科張弛教授，通訊作者為 鄭 州大學(xué) 一附院 骨科 張翼教授 、 中科院上海藥物所 分子影像中心 程震教授 與 南 京郵電大學(xué) 孫鵬飛教授 。 該研究受到了國家自然科學(xué)基金 ( 82102588 ), 中國博士后基金 ( 2020TQ0281 ,  2021M700130), 鄭州大學(xué)創(chuàng)新團隊優(yōu)青人才項目，河南省衛(wèi)健委優(yōu)青項目 ( YXKC2020025) ，河南省自然科學(xué)基金杰青項目 ( 222300420072 ) ，江蘇省自然科學(xué)基金 ( BK20201380 ) ，以及上海市重大科技項目等資助。
 

示意圖： 1064 nm 激活的半導(dǎo)體聚合物納米 平臺 用于 NIR-II FI/NIR-II PAI 雙模態(tài)引 導(dǎo)的原位 骨肉 瘤治療。
 

圖 1 ： 共聚物的合成和表征。 ( a )  P1 、 P2 和 P3 的合成方案。 ( b) P1 、 P2 和 P3 在 THF 中的吸收光譜。 ( c )  THF 中 P1 、 P2 和 P3 的熒光發(fā)射光譜。 ( d )   在 THF 中，相同水平的 P1 、 P2 和 P3 的 NIR-II 熒光圖像和匹配信號強度。 激光 ： 808 nm ， LP 濾光片： 1064 nm 。
 

圖 2 ： P2NP s 的 表征 。 (a )  P2NPs 在不同時間點的流體 動 力學(xué) 表征 。 ( b )  P2NPs 在不同介質(zhì)中的流體 動 力學(xué) 表征 。 ( c) P2NPs 的 TEM 。 ( d )  P2NPs 在水中的吸收和發(fā)射光譜 。 ( e )  1064 nm 激光下 P2NPs 的光熱轉(zhuǎn)換   ( 1.0 W cm -2 ) 。 ( f )  1064nm 激光下的光熱穩(wěn)定性   ( 1.0 W cm -2 ) 。 ( g )  1064 nm 激光下 P2NPs 的 光聲信號。 (h )  P2NPs 的 PA 信號隨著濃度的增加而線性增強。
 

圖 3 ： 體外骨肉瘤細胞的 NIR-II 光熱治療 。 ( a)  143B 細胞中 P2NPs 的細胞攝取行為。 ( b )  P2NPs 的光毒性。 ( c )   各治療方式對 143B 細胞的流式細胞 儀分析 。 (d )   各治療方式對 143B 細胞 AM/PI 共染色的共聚焦成像，標尺： 50 μm 。
 

圖 4 ： 體內(nèi) 骨肉瘤 的雙模 態(tài)成像 。 ( a )   在選定時間點 ( 紅色圓圈表示腫瘤部位 ) 對皮下 143B 荷瘤小鼠進行體內(nèi) NIR-II 熒光成像 。 ( b)   腫瘤區(qū)域信噪比的定量分析。 ( c )   在選定時間點對 143B 荷瘤小鼠 的 NIR-II 光聲成像 。 (d )   腫瘤區(qū)域的標準化 NIR-II PA 信號。 (e) 選擇時間點 ( 紅色圓圈表示腫瘤部位 ) 原位 143B 荷瘤小鼠的體內(nèi) NIR-II 熒光成像 。 ( f )   腫瘤區(qū)域信噪比的定量分析。 ( g )   在選定的時間點，原位 143B 荷瘤小鼠的體內(nèi) NIR-II 光聲成像 。 ( h )   腫瘤區(qū)域的標準化 NIR-II PA 信號。
 

圖 5 ： 體內(nèi) 骨肉瘤的 NIR-II 光熱治療 。 (a ) - ( b )   不同時間點皮下和原位 143B 荷瘤小鼠的熱成像。 ( c ) -(d) 不同時間點的腫瘤部位溫度。 (e) 不同治療組皮下 143B 荷瘤小鼠的代表性照片。 ( f )   不同治療組的皮下 143B 腫瘤生長曲線。 ( g )   不同治療組的皮下 143B 腫瘤 離體 重量。 ( h )   不同治療組皮下 143B 腫瘤小鼠的體重變化。 (i )   不同治療組的原位 143B 腫瘤生長曲線。 ( j )   不同治療組的原位 143B 腫瘤 離體 重量。 ( k )   不同治療組   (n=6 )   切除的 143B 原位腫瘤的照片。 (l )   不同治療后原位 143B 荷瘤小鼠的代表性照片以及原位腫瘤的相關(guān)組織學(xué)研究。標尺：   200 μm 。
 

圖 6 ： 體內(nèi) 生物安全性 。 (a )   與對照組相比，注射 P2NPs 后 7 天和 30 天， ALT 、 AST 、 ALP 、 ALB 、 BUN 、 CREA 、 TP 和 TBIL 水平的生化參數(shù)沒有顯著變化。 ( b )   注射 P2NPs 后 7 天和 30 天，對照組和 P2NPs 治療 小鼠的重要器官 的 組織學(xué)分析。比例尺： 100 μm 。

原文鏈接

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136836

作者簡介

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通訊作者簡介：
張翼 ， 現(xiàn)任鄭大一附院骨科副主任，醫(yī)學(xué)博士 ， 副主任醫(yī)師，副教授， 碩士生導(dǎo)師 。 研究方向：骨腫瘤的發(fā)生發(fā)展機制及新型診療方法的應(yīng)用。 河南省衛(wèi)生健康學(xué)科帶頭人，河南省優(yōu)秀科技專家。主持國家自然科學(xué)基金、河南省 自然科學(xué)基金優(yōu)青項目 、河南省衛(wèi)健委杰青 項目等 多項科研 基金， 發(fā)表 SCI 論文 20 余篇 ， 獲國家發(fā)明專利和實用新型專利 4 項 ， 獲省廳級科研成果獎 5 項 。
 
程震 ， 現(xiàn)任中科院上海藥物研究所分子影像中心 主任， 研究員， 博士生導(dǎo)師 。長期從事腫瘤分子影像和治療藥物、多模態(tài)分子探針的研制和開發(fā)。 至今 以通訊 作者 和第一作者發(fā)表 3 00 余 篇研究論文于 Nature N anotechnology 、 Nature Materials 、 Nature Biomedical Engineering 、 Science Translational Medicine 、 Nature Communications 、 JACS 、 A d vanced Materials 等世界 權(quán)威期刊 ，被引用次數(shù) 21000 余次 ， 多篇論文工作被新聞媒體和專業(yè)雜志報道。
 
孫鵬飛 ，南京郵電大學(xué) 副教授，博士， 碩士 生導(dǎo)師。主要從事診療高分子材料的開發(fā)研究，具體研究方向包括近紅外二區(qū)熒光高分子材料、近紅外二區(qū)光聲高分子材料 、 藥物控制釋放體系、多功能水凝膠等。以第一 / 通訊作者在 Advanced Functional Materials, Small, Chemical Engineering Journal, Biomaterials 等國際期刊發(fā)表論文 40 余篇 ， 授權(quán)發(fā)明專利 10 項。
 
第一作者簡介：
李岱峰 ，鄭大一附院骨科主治醫(yī)師 ,  留美博士 ,  臨床醫(yī)學(xué)博士后 ，碩士生導(dǎo)師 。 研究 方向：運動系統(tǒng)疾病的分子機制及納米診療新方法。迄今以第一作者 和 通訊作者身份 ( 含共同 ) 在 Nature Biomedical Engineering 、 Advanced Functional Materials 、 Advanced Science 、 Chemical Engineering Journal 、 Frontiers in Pharmacology 、 Frontiers in Oncology 等國際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表 SCI 論文 10 余篇 。 目前主持國家自然科學(xué)基金、中國博士后基金特別資助 及 面上資助（一等）、省醫(yī)學(xué)科技攻關(guān)省部共建重點項目、以及鄭州大學(xué)創(chuàng)新團隊 “ 優(yōu)青人才 ” 項目等。
 
共同第一作者簡介：
張弛 ， 鄭大一附院骨科 副主任 醫(yī)師 ,  醫(yī)學(xué) 博士 。研究方向：關(guān)節(jié)疾 病的 發(fā)病 機制 。發(fā)表 SCI 文章 6 篇， 目前主持 河南 省醫(yī)學(xué)科技攻關(guān)省部共建重點項目 ，河南省教育廳高校重點科研項目，河南省科技廳科技攻關(guān)計劃項目等多個省廳基金。

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