摘要
目的: 制备一种自组装生物合成纳米颗粒(ICG-GVs)，以实现可视化纳米颗粒的多模态成像监测，并利用超声(US)空化效应联合光热技术(PTT)对肿瘤的治疗进行评估，为实体肿瘤的治疗提供新的研究方向。 方法: 1.ICG-GVs制备及表征:从嗜盐古细菌的囊泡内提取出气体囊泡(GV)，利用酰胺键将ICG连接在GVs表面，获得一种自组装的生物合成纳米颗粒ICG-GVs。采用纳米分析仪器对ICG-GVs进行粒径、电位和吸光度的表征检测，来评估其稳定性。 2.ICG-GVs的三模态成像:通过使用超声造影、近红外Ⅰ区荧光和光声三种成像技术，观察ICG-GVs在体外（仿体）及ICG-GVs超声空化前后荷瘤小鼠体内的成像效果。 3.ICG-GVs对肿瘤的光热治疗:在808nm近红外光(Laser)辐照下，用近红外热成像仪监测ICG-GVs的体外温度变化，通过定量分析选择合适的光热温度使ICG-GVs对癌细胞的抑制作用达到更佳。采用CCK-8法和活/死细胞染色法检测ICG-GVs超声空化效应联合光热疗法对癌细胞的杀伤能力。最后，通过对肿瘤不同方式治疗，观察小鼠肿瘤生长情况、小鼠生存期限和肿瘤切片H&E染色，评估ICG-GVs超声空化效应联合光热疗法对肿瘤的治疗效果。 结果: 1.成功制备出一种自组装纳米颗粒ICG-GVs，其平均粒径为264±1.82nm、Zeta电位为(-22±2)mV，电镜下粒径均一。ICG-GVs具有较好的物理稳定性和生物相容性。结果表明GVs与ICG连接后，不改变ICG的光学性质，具有与ICG一样的紫外线吸收峰。 2.ICG-GVs在体外（仿体）成像结果:在ICG-GVsOD500=3，ICG40μg/ml条件下，ICG-GVs平均超声造影信号强度为20.59±3.59，光声信号强度为5.36±2.84，荧光信号强度为4.15×107，在以上条件下三种模态体外成像效果较好。根据超声造影、荧光和光声声像图的半定量分析，ICG-GVs体内成像效果显著，表明ICG-GVs同时具有GV的超声造影功能和ICG的光敏性能。此外，观察ICG-GVs空化前与空化后的光声、荧光声像图对比可见有明显差异，表明GV通过超声爆破所产生的超声空化效应使ICG在肿瘤内富集更多。 3.纳米颗粒ICG-GVs对肿瘤的治疗作用 3.1ICG-GVs体外光热活性评价:在808nm近红外光辐照下，ICG-GVs升温速率和最高温度与ICG浓度及辐照功率成正比。ICG-GVs在辐照功率为0.75W/cm2时，最高温度可达68℃。CCK-8法中ICG-GVs经过12h、24h、48h和细胞共同孵育，细胞存活率为95％无细胞毒性;经过超声和激光的ICG-GVs细胞存活率仅为10％，与活死细胞染色图像结果一致，表明联合组具有杀伤癌细胞效果。 3.2ICG-GVs抗癌疗效评价:第11天时，小鼠皮下肿瘤大小分别为对照组914mm3、US+Laser1063mm3、ICG-GVs+US组885mm3、ICG-GVs+Laser组605mm3和单纯ICG-GVs806mm3，与其他组相对比，ICG-GVs+US+Laser组肿瘤大小为32mm3，小于其他对照组肿瘤大小(P＜0.005)，对肿瘤细胞表现出有效的抑癌作用，并且小鼠生存时间延长到50天以上，对照组和实验组生存分析有统计学差异(P＜0.001)。肿瘤H&E染色结果也证实ICG-GVs+US+Laser联合治疗组的肿瘤细胞数量减少。 结论: 1.装载着吲哚青绿(ICG)的生物合成纳米气体囊泡(ICG-GVs)有着稳定的物理特性和生物相容性。 2.ICG-GVs在体内体外拥有良好的超声造影、荧光和光声成像效果，进一步为肿瘤的光热治疗提供有效的图像监测。 3.通过GV介导的超声空化效应使ICG在肿瘤内富集更多，增加了光热治疗对肿瘤细胞的杀伤作用，有着明显的抑癌效果。 4.ICG-GVs是一种有前途且安全的多功能纳米显影剂，在光热治疗协同抗肿瘤领域具有重要意义。
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