Adv. Mater. DNA納米結構-金納米棒雜化用來增強體內光聲成像和光熱治療效果

【引言】

早期診斷、精確確定癌癥所處階段以及為手術提供成像引導是目前臨床中提高病人存活率和治療效果的重要措施，但是目前所使用的成像技術不能全部滿足這些要求。

光聲成像（OAI）是一種相對來說比較新的分子成像技術，它的組織穿透力強、空間分辨率高。金納米顆粒（AuNPs）由于具有很好的生物相容性和獨特的光吸收特性，是理想的OAI造影劑，同時它具有光熱效應，能夠進行光熱治療（PT）癌癥，使得AuNPs成為集診斷和治療于一體的多功能平臺。但是AuNPs的靶向能力不高，如何對AuNPs進行改性以優化它的OAI-PT性能是目前納米技術的一大挑戰。

DNA折紙可以作為模板來組織其它納米顆粒，如金納米顆粒、蛋白質、量子點，已經被證明可以幫助細胞成像、靶向藥物運輸和控制藥物釋放，其中三角形狀的DNA折紙具有最優的腫瘤被動靶向和富集功能。

【成果簡介】

最近中國科學院自動化所田捷研究員、國家納米科學中心丁寶全研究員和亥姆霍茲慕尼黑中心和慕尼黑工業大學Vasilis Ntziachristos（共同通訊作者）等人將AuNRs（金納米棒）和DNA折紙組合制備了三角形DNA折紙-AuNRs納米平臺（D-AuNRs），D-AuNRs具有DNA折紙和AuNRs的優點，是很好的OAI造影劑和光熱治療劑，同時具有很好的靶向功能，能提高成像的質量和減少所需的劑量，從而有效抑制腫瘤再生和延長帶腫瘤小鼠的壽命。

【圖文導讀】

圖1 DNA折紙-金納米棒雜化（D-AuNR）納米探針系統

M13mp18染色體組DNA鏈通過自組裝形成三角形狀的納米結構（帶有捕捉鏈）與表面帶有單鏈DNA（與捕捉鏈互補）的金納米棒通過自組裝形成D-AuNRs，通過尾部將D-AuNRs注射到帶有人類腫瘤的小鼠，然后進行光聲成像和光熱治療。

圖2 D-AuNRs在體內進行光聲成像

（A）注射D-AuNRs前小鼠體內的金分布（a,c）以及相應的氧飽和圖（b,d）;

（B）AuNRs（對照組）和D-AuNRs在注射不同時間后的分布（用710nm激光照射進行光聲成像）；

（C）注射24小時后分別對AuNRs和D-AuNRs的光聲成像圖進行三維影像重構；

（D）注射AuNRs和D-AuNRs不同時間后腫瘤和周圍組織的襯度比。

圖3 暗場以及D–AuNR的 ICP-MS圖（電感耦合等離子體質譜）

（A）對照組、AuNR、D-AuNR的暗場圖（小點為金納米顆粒的信號）；

（B） ICP-MS探測到的金含量。

圖4 用AuNR和D-AuNP進行光熱治療的效果

（A）分別注射DNA折紙、AuNP、D-AuNP以及用激光（808 nm, 1.5 W cm?2, 3 min）照射后 4T1-fLuc腫瘤細胞的存活率；

（B）用近紅外光（808 nm, 1.5 W cm?2）照射10分鐘后，注射不同藥劑的紅外熱像圖；

（C）注射PBS、AuNP、D-AuNP的帶腫瘤的小鼠經近紅外光照射10分鐘后，不同時間的生物熒光圖，pre表示注射前，D0、D4、D7、D10、D17分別表示注射0、4、7、10、17天后；

（D）注射PBS、AuNP、D-AuNP不同時間后小鼠的存活率。

文獻連接：DNA-Nanostructure–Gold-Nanorod Hybrids for Enhanced In Vivo Optoacoustic Imaging and Photothermal Therapy（Adv. Mater.，2016，DOI:10.1002/adma.201601710）

本文由材料人生物材料小組陳昭銘供稿，材料牛編輯整理。

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