PNAS：過氧化氫響應性脂質體納米探針通過體內顯色測定用于光聲炎癥成像和腫瘤診療

【引語】

2017年5月8日，PNAS官網在線發表了題為”H₂O₂-responsive liposomal nanoprobe for photoacoustic inflammation imaging and tumor theranostics via in vivo chromogenic assay”的文章。該文章的通訊作者為蘇州大學的劉莊教授。這篇文章的主要工作是制備了一種過氧化氫響應性的脂質體納米探針，可通過體內顯色測定實現炎癥的光聲成像以及腫瘤診療。

【成果簡介】

過氧化氫在免疫反應、細胞生長等生理過程中扮演者重要的角色，而體內過氧化氫的生產失衡則與癌癥、糖尿病等疾病有著密切的聯系。因此對過氧化氫的精確靈敏檢測不僅有助于疾病的診斷還能提高對疾病機理的理解。現有的體內過氧化氫檢測技術包括熒光成像以及生物發光成像技術，然而這些技術被光學成像技術的組織滲透深度所限制，嚴重妨礙了深層組織過氧化氫的精確檢測。

因此，劉莊課題組在本篇文章中發展了一種同時負載辣根過氧化物酶（HRP）及其底物ABTS的脂質體納米探針（Lipo@HRP&ABTS）。在過氧化氫存在的環境中，這一探針具備高強度的近紅外光吸收，不僅能完成生化測定中普遍存在的顯色反應還能實現腫瘤的光熱治療。此外可參與與過氧化氫相關的炎癥光聲成像，其檢測限可達亞微摩爾水平。

【圖文導讀】

圖1：Lipo@HRP&ABTS納米粒子的制備和表征

(A) Lipo@HRP&ABTS納米粒子的形成、光聲成像檢測過氧化氫以及光熱治療示意圖；

(B) Lipo@HRP&ABTS透射電鏡圖；

(C) Lipo@HRP&ABTS在PBS和血清中的水合動力學半徑；

(D) 利用不同類型活性氧簇孵育的Lipo@HRP&ABTS或者Lipo@ ABTS在800nm處的吸收情況；

(E) 分散在不同過氧化氫濃度緩沖液的Lipo@HRP&ABTS（0.069mg/mL ABTS以及0.0148mg/mLHRP）的紫外-可見-近紅外光譜；

(F) 分散在不同過氧化氫濃度緩沖液的Lipo@HRP&ABTS（0.069mg/mL ABTS以及0.0148mg/mLHRP）在800nm處的吸收情況；

(G) 分散在不同過氧化氫濃度緩沖液的Lipo@HRP&ABTS（0.069mg/mL ABTS以及0.0148mg/mLHRP）的光聲圖像和光聲強度。

圖2：Lipo@HRP&ABTS的光聲成像用于體內炎癥檢測

(A) 細菌脂多糖（LPS）誘導炎癥的Lipo@HRP&ABTS納米探針的光聲成像示意圖；

(B) 細菌脂多糖（LPS）誘導炎癥的Lipo@HRP&ABTS納米探針的體內光聲成像；

(C) 小鼠腹部800nm光聲信號；

(D) LPS注射后口服或者不口服celecoxib的小鼠體內光聲圖像；

(E) LPS注射后口服或者不口服celecoxib的小鼠在800nm處光聲信號；

(F) 細菌誘導炎癥的Lipo@HRP&ABTS納米探針的光聲成像示意圖；

(G) 細菌脂多糖（LPS）誘導炎癥的Lipo@HRP&ABTS納米探針的體內光聲成像及其在800nm處的光聲信號強度。

圖3：Lipo@HRP&ABTS的光聲成像用于體內癌癥檢測

(A) 皮下腫瘤以及原位腦膠質瘤的Lipo@HRP&ABTS納米探針的光聲成像示意圖；

(B) 分別注射Lipo@ ABTS、Lipo@HRP以及Lipo@HRP&ABTS的4T1腫瘤小鼠的光聲成像；

(C) (B)中不同實驗組小鼠的相對光聲信號；

(D) 注射Lipo@HRP&ABTS的4T1腫瘤小鼠不同階段體內光聲圖像；

(E) (D)中小鼠的相對光聲信號；

(F) 注射Lipo@HRP&ABTS的原位腦膠質瘤小鼠的體內光聲成像；

(G) 注射Lipo@HRP&ABTS的原位腦膠質瘤小鼠在800nm處的光聲信號強度；

(H) 淋巴轉移腫瘤小鼠模型的光聲成像示意圖；

(I) 注射過Lipo@HRP&ABTS轉移或無轉移前哨淋巴結（SLNs）的光聲成像；

(J) SLNs的相對光聲信號強度；

圖4：Lipo@HRP&ABTS的體內光熱治療

(A) 分別注射Lipo@ ABTS、Lipo@HRP以及Lipo@HRP&ABTS的4T1腫瘤小鼠在808nm激光輻照下的紅外熱圖像；

(B) 分別注射Lipo@ ABTS、Lipo@HRP以及Lipo@HRP&ABTS的4T1腫瘤小鼠在808nm激光輻照下的腫瘤溫度變化曲線；

(C) 腫瘤H&E染色切片；

(D) 腫瘤生長曲線；

(E) 注射Lipo@HRP&ABTS后轉移或者無轉移的SLNs在808nm激光輻照下的紅外熱圖像；

(F) 注射Lipo@HRP&ABTS后轉移或者無轉移的SLNs在808nm激光輻照下的溫度變化。

【小結】

該項工作的實驗結果顯示，Lipo@HRP&ABTS不僅可以實現在光聲成像下通過體內顯色反應（chromogenic assay）來精確檢測過氧化氫，從而實現炎癥過程成像。Lipo@HRP&ABTS還能與腫瘤微環境中的內生性過氧化氫反應實現腫瘤成像以及轉移性SLNs的識別，并同時實現腫瘤的光熱治療。

文獻鏈接：H₂O₂-responsive liposomal nanoprobe for photoacoustic inflammation imaging and tumor theranostics via in vivo chromogenic assay（PNAS, 2017, DOI: 10.1073/pnas.1701976114）

本文由材料人編輯部生物材料組nanoCJ提供，材料牛編輯整理。

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