【原】定制树状大分子纳米金包裹超小四氧化三铁Fe3O4纳米颗粒

昵称iP7Xa 2021-03-05

展开全文

由磁性氧化铁纳米粒（尺寸大于5 nm）载入的复合体系被开发用于T2加权磁共振（MR）成像指导的治疗。然而，获得的阴性T2加权MR图像很难将病变组织、肿瘤和许多低信号区域（如金属沉积、钙化和出血等）辨识出来，在某些情况下基于T2加权MR成像的诊断往往存在一些误断。因此，开发出具有T1加权MR成像导引的纳米诊疗平台对实现疾病精准诊断和高效治疗至关重要。

近年来，尺寸小于5 nm的超小四氧化三铁纳米颗粒（USIO NPs）被认为是T1加权MR成像中最有前景的阳性造影剂之一。此外，许多不同形态的金纳米颗粒（Au NPs）因较高的原子序数和特殊的结构而具有较高的X射线衰减系数以及较高的光热转换效率。

将USIO NPs与纳米金花（Au NFs）有机地整合为一体，并同时实现肿瘤的MR/CT（计算机断层扫描）/PA（光声成像）多模态成像导引的PTT（光热治疗）/RT（放疗）联合治疗。首先利用自还原法合成第5代（G5）聚酰胺胺树状大分子稳定的金纳米颗粒Au DSNPs，之后键合USIO NPs形成复合种子Fe3O4/Au DSNPs，通过种子生长法制备多功能包埋了超小铁的纳米平台Fe3O4/Au DSNFs。纳米金花的形成使稳定在纳米金颗粒表面的树状大分子被挤出到其表面，进而通过乙酰化反应消除金花表面树状大分子的氨基正电荷可能产生的毒性。获得的纳米平台的尺寸为99.8 ± 10.4 nm，具有良好的胶体稳定性、生物相容性和近红外吸收特性。该纳米平台的独特结构和组成赋予其优异的r1弛豫率（3.2 mM-1s-1）和光热转换效率（82.7%）。其弛豫率明显高于单纯的超小铁颗粒（0.61 mM-1s-1），这是由于树状大分子稳定的Au NPs能充分分散USIO NPs，并通过种子合成法制备的NFs不会导致USIO NPs的明显聚集；其光热转换效率也明显高于单纯的Au DSNFs（63.1%）和其他文献报道的同类型金纳米颗粒，这可能是由于超小铁的存在，使纳米金花结构比表面积增大，大大提高了纳米金的光吸收能力。

以裸鼠的4T1皮下移植瘤作为肿瘤模型，研究了Fe3O4/Au DSNFs在体内的T1 MR/CT/PA多模态成像和PTT/RT联合治疗效果。在尾静脉注射该纳米平台1小时后，其在体内的肿瘤区域T1 MR/CT/PA的成像信号都达到峰值，达到最佳成像效果，随后由于该纳米平台的体内代谢而使其在肿瘤区域成像信号逐渐减弱。同时，肿瘤区域热成像结果表明，该纳米平台优异的光热性能可获得良好的肿瘤区域热成像效果。为探究该纳米平台在体内的PTT/RT联合治疗效果，将不同实验组（对照组、放疗组、材料组、材料+激光组、材料+射线组和材料+激光+射线组）进行比较。结果表明，材料+激光+射线组的裸鼠肿瘤在治疗后的第4天被消除并不再复发，且40天后的裸鼠存活率仍为100%。而其它组的裸鼠肿瘤不能被完全消除，且随时间延长体积变大，同时其它实验组的裸鼠分别在治疗30-38天后全部死亡。以上结果表明，PTT/RT联合治疗能实现最佳的高效治疗效果。