多模式成像与治疗-光热治疗

多模式成像与治疗——光热治疗2013-11-01光热治疗是治疗肿瘤的一种新技术，其过程是，首先肿瘤组织选择性摄取光敏剂，并储于其内，随后使用穿透性好的激光（通常使用近红外光），可穿透皮下深层组织，而且近红外波长范围是生物组织具有的光学窗口，是肌体组织的安全透射窗口，所以人体自身对近红外光的穿透能力较强，主要组成成分如水等对近红外光的吸收能力较差。由此，近红外光不会对周围正常组织和细胞产生影响，可直接应用于皮下深层组织（10cm左右）肿瘤的近红外光热疗，近红外光选择性照射肿瘤组织，其区域产生热量，温度升高，导致癌细胞死亡。因此，新型高效光热治疗的生物医学材料在肿瘤治疗中具有重要意义。Photothermaltherapy(PTT)isabletoburncancerthroughconvertingnear-infrared(NIR)lightenergyintoheatbyusingNIR-absorbingagents.Comparedwithtraditionalcancertreatmentmethodssuchasradiotherapyandchemotherapy,PTTishighlyeffectiveintumorablationandexhibitsminimaldamagetonormaltissues.Imaging-guidedtherapy•成像能提供有关肿瘤的位置，大小，形状等可用的信息，是保证整个肿瘤有效地暴露于光在PTT治疗中所必需的。•为了达到最高的光热消融效果，必须使近红外激光照射时所适用的光热剂到达肿瘤中的积累量最高。实时跟踪的光热剂是达到最佳疗效的重要步骤。光热治疗的纳米材料分为三种：1、传统的有机化合物，如吲哚菁绿，聚苯胺。缺点是低光热转换率和严重光漂白。2、碳纳米材料，如碳纳米管，石墨烯，还原性石墨烯。3、贵金属纳米材料，如goldnanoshellsnanorods，nanocages，hollownanospheres。Ultra-SmallIronOxideDopedPolypyrroleNanoparticlesforInVivoMultimodalImagingGuidedPhotothermalTherapyXuejiaoSong,HuaGong,ShengnanYin,LiangCheng,ChaoWang,ZhiweiLi,YonggangLi,XiaoyongWang,GangLiu,andZhuangLiuAdv.Funct.Mater.2013,DOI:10.1002/adfm.201302463c)Growthof4T1tumorsindifferentgroupsofmiceaftervarioustreatmentsindicated.Therelativetumorvolumeswerenormalizedtotheirinitialsizes.Forthetreatmentgroup,sixmiceinjectedwithIONP@PPy-PEGat24hpostinjectionwereexposedtothe808-nmlaserTheotherthreegroupsofmicewithsixmicepergroupwereusedascontrols:untreated;laseronly;injectedwithIONP@PPy-PEGbutwithoutlaserirradiation.d)Survivalcurvesofmiceaftervarioustreatmentsindicated.IONP@PPy-PEGinjectedmiceafterPTTtreatmentshowed100%survivalratioover40days.Folate-conjugatedFe3O4@SiO2@goldnanorods@mesoporousSiO2hybridnanomaterial:atheranosticagentformagneticresonanceimagingandphotothermaltherapyJ.Mater.Chem.B,2013,1,2934–2942Da-WeiWang,ahXiao-MingZhu,Siu-FungLee,aHo-ManChan,Hung-WingLi,SiuKaiKong,dJimmyC.Yu,aChristopherH.K.Cheng,*Yi-XiangJ.Wang*andKenCham-FaiLeung3-氨丙基三乙氧基硅烷NobleMetalCoatedSingle-WalledCarbonNanotubesforApplicationsinSurfaceEnhancedRamanScatteringImagingandPhotothermalTherapyJ.Am.Chem.Soc.2012,134,7414−7422XiaojingWang,ChaoWang,LiangCheng,Shuit-TongLee,andZhuangLiu(c−f)OpticalmicroscopyimagesoftrypanbluestainedKBcellsafterbeingincubatedwithSWNT-PEG(c),SWNT-PEG-FA(d),SWNT-Au-PEG(e),orSWNTAu-PEG-FA(f),andthenexposedtothelaserirradiation.Thenanotubeconcentrationwas5nMinallabovesamples.(g−j)ConfocalfluorescenceimagesofcalceinAM(green,livecells)/propidiumiodide(red,deadcells)costainedKBcellsbearingthesamePTTtreatmentasthatinpartsc−f.Gadolinium-ConjugatedGoldNanoshellsforMultimodalDiagnosticImagingandPhotothermalCancerTherapyAndrewJ.Coughlin,JeyaramaS.Ananta,NanfuDeng,IrinaV.Larina,PaoloDecuzzi,andJenniferL.Westsmall2013,DOI:10.1002/smll.201302217GoldNanocages:FromSynthesistoTheranosticApplicationsYOUNANXIA,*WEIYANGLI,CLAIREM.COBLEY,JINGYICHEN,XIAOHUXIA,QIANGZHANG,MIAOXINYANG,EUNCHULCHO,ANDPAIGEK.BROWN金纳米笼状颗粒的光吸收截面远大于传统的染料分子的吸收截面,相比之下高了5个数量级.同时,金纳米笼状颗粒的毒性相对较低,颗粒表面容易被生物分子所修饰,这些特殊的性质都使金纳米笼状颗粒在纳米医学研究上具有广泛的应用前景。金纳米笼状颗粒不但是良好的光学显像剂,它还在癌细胞的识别和光热疗方面有广阔的应用前景。表面被抗体修饰的金纳米笼状颗粒(immunogoldnanocages)能有效地识别并结合到癌细胞上.通过近红外激光对这些癌细胞的照射,金纳米笼状颗粒能有效地吸收光子,并把光能转化为热能使温度升高,从而把癌细胞杀死。小结：光热治疗比之于化疗和放疗有很好的应用前景，而光热治疗中对于新型纳米材料的研究更为广泛，对纳米材料进行修饰，使其成为光敏剂，利用纳米的近红外吸收特性，将成像与治疗结合在一起，为医学上治疗癌症提供更有效的方法和途径。另外，作此方面的光热研究，对于纳米材料的修饰，必须考虑所选的试剂的毒副作用，将其减到最小。