近红外量子点生物探针用于肿瘤靶向成像和图像引导的肿瘤切除

摘要：早期检测和随后的手术完全切除是治疗癌症最有效的方法 , 然 而检测灵敏度低和不能完全确定肿瘤边缘部位是治疗时面临的两个挑战性的问题，基于纳米颗粒的影像引导手术治疗已被证明是肿瘤靶向成像和随后的减瘤手术的有 效方法，近红外荧光探针，如近红外量子点具有深层组织渗透性和较高的灵敏度可用于肿瘤检测。本研究中，合成的近红外发光 CdTe 量子点（最大荧光发射峰为 728nm ）具有 38% 的高量子产率，将环 RGD 多肽（环精氨酸 - 甘氨酸 - 天冬氨酸肽）偶联到量子点表面合成肿瘤特异性量子点探针，通过尾静脉注射此量子点探针到 U87 MG 荷瘤小鼠体内，可以清楚区分出肿瘤及其边缘部位，使用 Fluobeam-700 近红外实时成像系统指导成功完成肿瘤切除。实验证明，我们合成的肿瘤特异性的近红外量子点可以作为手术中肿瘤显像的荧光指示剂且具有很大的应用前景。

实验仪器： Fluobeam -700 近红外实时成像系统

实验鼠模型建立： 实验鼠为七周龄雌性无胸腺裸鼠（重约25g ），异种移植肿瘤模型通过皮下注射 U87MG 细胞（约 5 × 106 个每 50 微升 PBS 中）接种到小鼠的前侧翼，接种四周后等肿瘤体积达到约 500 mm 3 大小进行荧光成像研究。在尾静脉注入量子点探针前12h 仅给予喂水处理，以减少食物自发荧光的干扰。

实验步骤： 200微升的近红外量子点探针（ 0.3 毫克 / 毫升），制备在 2 × PBS 缓冲液中，通过尾静脉注射。探针注射前后利用成像系统拍摄图像，激光照射的能量密度是约 1.5 mW/cm 2 ，激发波长为690nm ，曝光时间为 100ms 。待实体肿瘤切除后用 Fluobeam 仪器检测其荧光信号强度。

NIR QDs 理化特性： 如下图

A: CdTe QDs 直径为 4.5nm； B ： DLA 实验

C: CdTe QDs 的激发与发射光 D: 细胞毒性试验表明， CdTe QDs 具有较低的细胞毒性

近红外量子点探针的肿瘤靶向成像和图像引导下的肿瘤切除：

A: 注入 cRGD-NIR 量子点探针后立即用 Fluobeam 仪器成像，未注射探针鼠作为空白对照（右边为空白对照），结果表明静脉注入 cRGD-NIR 量子点探针后血管（包括肿瘤血管）的荧光信号明显加强，肿瘤部位的荧光信号强度明显高于身体其他部位

B:尾静脉注射探针后 48h 利用 Fluobeam 进行图像引导的肿瘤切除

C:实体肿瘤完全切除

主动靶向和被动靶向实验

A:偶联上环 RGD多肽后的 CdTe 量子点探针的荧光信号强度是 CdTe 量子点信号轻度的 5倍，说明偶联上环 RGD 肽后 CdTe 量子点探针的主动靶向性明显增强

B:切除的实体肿瘤的荧光信号：（ 1 ）主动靶向、（ 2 ）被动靶向、（ 3 ）空白对照