近日，365英国上市官网在线王豔麗教授團隊在材料領域國際權威期刊 《ADVANCED MATERIALS》（影響因子30.849）上發表題為“Multifunctional PA/FL Dual-mode Imaging Gold-based Theranostic Nanoformulation without External Laser Limitations”的研究論文。本研究工作由海南大學，上海大學，米尼奧大學，中科院上海應用物理研究所，深圳市第一人民醫院合作完成，海南大學為第一通訊單位。

分子成像是目前醫學影像領域先進技術之一，在各種技術中，融合光聲(PA)成像和熒光(FL)成像的高靈敏度和高成像深度的成像模式，可以獲得精确的診斷結果。金納米棒(Au NRs)在近紅外(NIR)區域(600-900 nm)具有強而寬的吸收帶和較高的光熱轉換效率，是衆所周知的PA成像和光熱治療造影劑。目前雖然設計合成了光熱轉換效率高的光敏劑，但仍不能克服外部激光光源的缺點，如高功率激光或反複激光照射可能導緻不良風險、近紅外激光僅對照射區的淺表腫瘤有一定的治療效果、光熱治療引起的熱療難以控制等，本研究用碳基納米材料(CBNs)對Au NRs進行修飾，此CBNs具有PA和FL成像、無毒、生物相容性好等優點，成功制備了CBNs修飾的多功能雙模态金基診療一體化納米制劑(mdGC)，實現了高性能熒光/光聲雙模态成像，腫瘤靶向率與Au NRs組相比，提高了5.48倍，并且在不受外部激光的限制下增加細胞内ROS的産生并誘導癌細胞凋亡，這為碳-金複合納米制劑的構建及其在癌症診療一體化中的應用提供了新的思路。

圖1. CBNs修飾的多功能雙模态金基診療一體化納米制劑(mdGC)的腫瘤治療示意圖。

本文要點：

（1）Au NRs具有良好的PA成像性能，其可作為mdGC的PA增強劑，CBNs因其良好的FL和PA成像能力可作為mdGC的FL和PA增強劑，從而實現mdGC的熒光/光聲雙模态成像功能。

（2）mdGC粒徑均一，其比Au NRs表現出更強的光聲信号且光聲性能穩定。Bio-TEM圖像顯示mdGC進入4T1細胞并到達線粒體。

（3）mdGC注射2 h後Au在腫瘤部位的積累為20.71% ID g^-1，而Au NRs僅為3.78% ID g^-1。在不需要外部激光源照射下，mdGC組的小鼠腫瘤生長抑制率高達80.44%。

（4）mdGC可提高細胞内活性氧(ROS)水平，降低線粒體膜電位(MMP)，調節各種因子的表達(如凋亡相關基因p53, Caspase-3和Apaf-1)，增加Bax/Bcl-2的比例，顯著降低細胞增殖相關基因c-Myc和cyclin D1的表達。

總之，mdGC可以實現高性能熒光/光聲雙模态成像，并且在不受外部激光的限制下通過線粒體途徑增加細胞内ROS的産生進而誘導癌細胞凋亡。

圖 2

圖2. a) mdGC的TEM圖像，比例尺，50 nm。b) 720 nm激發波長下獲得的Au NRs和mdGC代表性PA圖像。Au NRs和mdGC在激光照射5 min(20 mJ cm^-2, 40 Hz)前(c)和後(d)的紫外可見光譜。e) mdGC處理4T1細胞的Bio-TEM圖像。f) 不同治療組的小鼠相對腫瘤體積(n=5）。g) 不同治療組小鼠的體重變化。h) 不同治療組小鼠的腫瘤抑制率。i) 不同時間點(0.5、2、6、12 h)腫瘤組織熒光成像;激發波長為405 nm。j) 不同時間點(0.5、2、6、12 h)腫瘤組織光聲成像；激發波長為720 nm。k) 0.5、2、6和12 h, mdGC在不同器官中的生物分布。l) 不同處理後4T1細胞的凋亡情況。m) 不同處理4T1細胞後産生ROS的熒光圖像，比例尺: 20 µm。n) 通過CLSM觀察細胞線粒體膜電位的變化。o) 實時PCR定量分析腫瘤組織中Caspase-3、p53、Apaf-1、Bcl-2、Bax、c-Myc和Cyclin D1基因的表達水平。

參考文獻：

Junfeng Zhang et al. Multifunctional PA/FL Dual-mode Imaging Gold-based Theranostic Nanoformulation without External Laser Limitations. Advanced Materials. 2022, 2110690. https://doi.org/10.1002/adma.202110690

通訊作者簡介：

王豔麗，國家YQ，海南大學，教授，博士生導師，先後赴美國哈佛大學，美國克萊姆森大學交流學習。中國醫學影像AI産學研用創新聯盟理事，中國非公核醫學與分子影像委員會委員，中國醫藥生物技術協會造影技術分會委員，中國抗癌協會納米腫瘤學專業委員會委員，具有國家高級營養師，國家高級心理咨詢師，國家社會體育指導員從業資格。

主要聚焦智能精準醫療在疾病預防、腫瘤診療、靶向納米熒光探針設計、配套醫療儀器的研發等領域研究工作，在Advanced Materials, Nature Communications等國際著名期刊上發表SCI收錄論文50多篇，主持國家自然科學基金項目4項。

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