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浙大周民研究員團隊 AFM：全光學納米探針用于從活體到單細胞的多維度腫瘤顯像及治療

2022-09-12 來源：高分子科技

精準的分子影像技術可以提高臨床上對微小腫瘤的高效識別，以及進一步的處理，例如手術切除，新興的局部熱療等。尤其是結腸癌和卵巢癌等多發性腹腔惡心腫瘤，具有較高的侵襲性和轉移性，并且會浸潤性遷移到周圍組織和關鍵器官等。為此，正電子發射斷層掃描(PET)和磁共振成像(MRI)，X射線計算機斷層成像 (CT)等成像技術常用來對術前腫瘤位置的確定。然而，這些多模態的成像方式，由于激發模式和接收的信號源差異較大，不易于集成在單個系統，導致病人往往需要花費大量的時間去進行術前的影像診斷。因此，迫切需要易于集成的成像系統，來實現多維度的腫瘤成像，特別是在體內深部位置的微小腫瘤病灶。

近年來，表面增強拉曼光譜(SERS)技術，由于其特殊的指紋圖譜，以及單分子水平的檢測靈敏度等優勢被廣泛用于生物醫學領域的前沿研究。其中基于金納米顆粒的SERS技術，受到生物醫學領域的重點關注，在細胞與活體組織，特別是腫瘤細胞與腫瘤組織的精準識別具有廣闊的應用前景。浙江大學周民研究員團隊近年來在拉曼影像生物醫學應用領域，特別是腫瘤邊界識別、干細胞示蹤、微生物檢測等持續開展工作，發表了一系列相關研究論文(Adv. Funct. Mater. 2021；Advanced Sciences 2021；Biomaterials 2021；J. Nanobiotechnology 2021；WIREs Nanomedicine & Nanobiotechnology 2021； Biomaterials 2020；Acta Pharmaceutica Sinica B 2018)。前期研究研發了金納米拉曼探針的SERS技術，實現了對腹腔卵巢腫瘤/結直腸腫瘤的識別，精準切除和術后清掃。周民團隊前期也開展了基于銀納米材料SERS技術監控下的耐藥菌感染傷口滅菌及促愈合研究。SERS技術具有很多方面的優勢，但是限制于目前的儀器技術，其在組織穿透能力上還需要進一步增強。

為此，浙江大學周民研究員團隊在功能材料領域期刊《Advanced Functional Materials》在線發表題為以“SERS/NIR-II Optical Nanoprobes for Multidimensional Tumor Imaging from Living Subjects, Pathology to the Single-Cell and Guided NIR-II Photothermal Therapy”的研究論文。該課題報道了一種由金納米星、拉曼分子標簽和硫化銀量子點通過二氧化硅殼層鏈接組裝而成的 SERS/NIR-II 光學納米探針(AuDAg₂S)，它允許結合指紋式表面增強拉曼散射的高分率，高靈敏成像技術和第二區域近紅外深度生物熒光成像技術。在近紅外激光的激發下，AuDAg₂S 納米探針可以將檢測靈敏度提高到皮摩爾級(1 pM)，成像深度提高到 1 cm。它還可以產生強烈的局部表面等離子體共振，在 1064 nm 處獲得 67.1% 的高光熱轉換效率，從而有效地殺死 CT26 結腸癌細胞。因此，AuDAg₂S納米探針可以實現活體、組織學和單細胞水平的多維腫瘤光學成像，并進一步指導體內深度NIR-II光熱抗腫瘤治療。特別是，拉曼成像與熒光成像的激發與發射模塊都是類似的光學信號，由二者組成的全光學成像技術，易于整合在單個儀器或者單個分子探針上，利于進一步的臨床轉化，在多維度，深層的微小腫瘤的早期影像識別，和后續的手術切除或者光熱清掃具有潛在的發展前景。

浙江大學轉化醫學研究院博士生何健，博士生華詩遠為本文的第一作者與共同第一作者。浙江大學周民研究員、新加坡國立大學陳小元教授、浙江大學醫學院附屬第四醫院王凱教授為論文的共同通訊作者。上述研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、浙江省重點研發計劃項目基金、中央高校基本業務費等基金項目的大力支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202208028

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（責任編輯：xu）

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