蘇州大學ACS Nano: 提高Cu2-xSe納米晶體的放射增敏和光熱性能，用于放射療法與光熱療法協同治療原位乳腺癌

tt 4年前 (2019-02-16) 5996瀏覽

【引言】

放射治療是治療實體腫瘤最重要、最有效的方法之一，因為超過一半的腫瘤患者接受過放射治療。放射治療主要通過高能射線（比如X射線或γ射線）照射癌癥組織，直接或間接損傷細胞內的脫氧核糖核酸（DNA），導致受照細胞的凋亡和死亡。雖然放射治療具有多種優點，但是由于腫瘤組織與正常組織對射線的敏感性差異較小，導致放射治療在治療腫瘤組織的同時也會對正常組織造成損傷。因此，如何提高放療效果、降低對正常組織的損傷成了腫瘤放療中的重要問題。

為了最大限度地提高腫瘤組織對射線的輻射敏感性，同時盡量減少輻射對正常組織的損傷，諸如金、鉍、鎢、鉑等高原子序數的納米材料被廣泛用作放射增敏劑。它們可以通過EPR效應富集到腫瘤部位，成為集多模態成像（CT成像、光聲成像、磁共振成像等）以及多模式治療(光熱治療、放射治療等)于一體的新一代納米診療探針。研究表明，這些能將放療與其它療法相結合的納米顆粒可以顯著提高腫瘤的治療效果。其中一種最有效的組合是放療與光熱治療相結合，這種聯合治療可以有效消融腫瘤細胞，防止腫瘤轉移和復發。

【成果簡介】

近日，蘇州大學李楨教授課題組報導了啞鈴型異質結構的硒化銅-金納米探針可以作為一種高效的放射增敏劑，用于增強放射治療。4T1腫瘤細胞吞噬異質結構納米晶體后，其X射線的平均致死劑量較沒吞噬的4T1細胞顯著降低了40%。由于異質結構的協同作用，所用的X射線劑量也遠低于相應的Cu2-xSe納米顆粒、Au納米顆粒及二者的混合物。Cu2-xSe-Au（CSA）異質結構的放射增敏效率較 Cu2-xSe納米顆粒顯著提高了45%（從1.1 Gy到1.6 Gy）。同時，由于局部表面等離子共振的協同作用，異質結構納米探針的光熱轉化效率也顯著提高了。這些特性使其成為多模態成像造影劑和用于成像引導的放射/光熱協同治療癌癥的試劑。該成果以題為”Boosting the Radiosensitizing and Photothermal Performance of Cu2-xSe Nanocrystals for Synergetic Radiophotothermal Therapy of Orthotopic Breast Cancer”發表在ACS Nano上。

【圖文導讀】

Scheme 1.異質結構的硒化銅-金納米顆粒用于多模態成像和放療與光熱協同治療癌癥的示意圖

Figure 1.納米顆粒的表征

(a,b).CS納米顆粒和CSA納米顆粒的TEM圖

(c). CSA納米顆粒的HRTEM圖

(d).CSA納米顆粒的高角度環形暗場掃描TEM

(e).CS納米顆粒和CSA納米顆粒的XRD表征

(f). CS納米顆粒和CSA納米顆粒的紫外吸收譜圖

Figure 2.納米顆粒體外成像與治療表征

(a).CSA納米顆粒溶液的光熱穩定性

(b,c).不同濃度的CSA溶液在808 nm激光照射下的升溫照片和光熱曲線

(d).不同濃度的CSA溶液的光聲成像圖像和信號強度

(e).不同濃度CSA納米顆粒溶液的細胞毒性

(f).不同濃度CSA納米探針在不同激光強度照射下對4T1細胞的殺傷作用

圖3.協同放射熱治療?

(a).與不同濃度的CS，Au和CS+Au納米顆粒以及臨床使用的碘普羅胺相比，CSA納米顆粒的體外CT成像和信號強度

(b).?4T1細胞分別與CS，Au，CS+Au和CSA納米顆粒共培養后，在不同劑量X射線照射下的存活率

(c). 4T1細胞分別與CS，Au，CS+Au和CSA納米顆粒共培養后， 6 Gy X射線照射后的細胞DNA損傷

(d). 4T1細胞與CSA納米顆粒培育后，在不同激光和射線強度照射下的協同治療分析

圖4.血常規檢查和血生化分析

圖5.活體成像

?(a).?4T1原位荷瘤小鼠注射CSA溶液前后的腫瘤光聲成像

(b).注射99mTc標記的CSA納米顆粒溶液后，4T1原位荷瘤小鼠的SPECT/CT圖像

(c,d).瘤內分別注射CSA納米顆粒和碘普羅胺溶液后，腫瘤的CT圖像和信號強度對比

圖6.活體治療效果

(a,b). 4T1原位荷瘤小鼠在注射CSA納米顆粒溶液和PBS溶液后光熱治療時的紅外熱成像圖像和腫瘤部位升溫曲線

(c,d,e,f). 4T1原位荷瘤小鼠在不同條件治療后的體重、腫瘤體積、存活率變化和肺部切片圖

【小結】

在這個工作中，作者通過室溫下硒化銅納米顆粒與HAuCl4溶液之間的自發氧化還原反應，成功制備了硒化銅-金異質結納米顆粒晶體。由于協同效應，所得的異質結構在光熱轉化效率和X射線衰減方面比單獨的硒化銅納米顆粒、金納米顆粒及兩者混合物具有更好的性能。這些特性確保了硒化銅-金異質結納米晶體在多模態成像、放療與熱療協同治療原位乳腺癌時的良好性能。

Boosting the Radiosensitizing and Photothermal Performance of Cu2-xSe Nanocrystals for Synergetic Radiophotothermal Therapy of Orthotopic Breast Cancer?

(ACS Nano, 2019, DOI: 10.1021/acsnano.8b06795)

本文由材料人學術組gaxy供稿，材料牛整理編輯。 ?

材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員以及行業從業者，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入編輯部大家庭。 ?

歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。

投稿以及內容合作可加編輯微信：cailiaokefu，我們會邀請各位老師加入專家群。 ?

 

通訊作者及團隊介紹

李楨教授，蘇州大學放射醫學及交叉學科研究院特聘教授，博士生導師，入選中組部“青年千人計劃”、江蘇省“雙創人才”、江蘇省“特聘教授”、“洪堡”學者。從事多功能納米材料的相關研究，發表SCI論文100余篇，論文被引5000余次，研究成果榮獲北京市科學技術一等獎。目前承擔科技部納米重點專項、基金委重大儀器研究項目和基金委面上項目等。

近年來的代表性論著:

  1. S. H. Zhang, C. X. Sun, J. F. Zeng, G. L. Wang, Y. Wang, Q. Sun, Y.Wu, M. Y. Gao, S. X. Dou, Z. Li*, Ambient Aqueous Synthesis of Ultra-small PEGylated Cu2?xSe Nanoparticles as a Multifunctional Theranostic Agent for Multimodal ImagingGuided Photothermal Therapy of Cancer, Adv. Mater., 2016, 28,8927-8936.
  2. L. Wen, L. Chen, S. M. Zheng, J. F. Zeng, G. X. Duan, Y. Wang, G. L. Wang, Z. F. Chai, Z. Li*, M. Y. Gao*, Ultrasmall Biocompatible WO3-xNanodots for Multi-modality Imaging and Combined Therapy of Cancers,Adv. Mater., 2016, 28, 5072-5079.
  3. F. X. Mao, L. Wen, C. Sun, S. Zhang, G. Wang, J. Zeng, Y. Wang, J. M.Ma*, M. Y. Gao, Z. Li*, Ultrasmall Biocompatible Bi2Se3Nanodots for MultimodalImaging-Guided Synergistic Radiophotothermal Therapy against Cancer, ACS Nano, 2016, 10, 11145–11155.
  4. X. X. Jiang, S. H. Zhang, F. Ren, L. Chen, ?J. F. Zeng, M. Zhu, Z. X. Cheng, ??M. Y. Gao, Z. Li*, Ultrasmall Magnetic CuFeSe2Ternary Nanocrystals for Multimodal Imaging Guided Photothermal Therapy of Cancer. ACS Nano, 2017, 11, 5633-5645.
  5. H. Zhang, T. T. Wang, W. B. Qiu, ?Y. B. Han, ?Q. Sun, J. F. Zeng, F. Yan, H. R. Zheng, Z. Li*, M. Y. Gao, Monitoring the Opening and Recovery of the Blood–Brain Barrier with Noninvasive Molecular Imaging by Biodegradable Ultrasmall Cu2–xSe Nanoparticles. Nano Lett.2018, 18, 4985-4992.
標簽：
分享到