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目的:结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是世界范围排名第三位的常见肿瘤,近年来CRC的发病率和死亡率呈明显上升趋势,在美国已经成为第二大肿瘤相关死因,严重威胁人类健康。研究发现表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)活化及其信号通路在CRC生物学中起着举足轻重的作用。临床上有近80%的CRC患者存在EGFR过表达。为了提高结直肠癌诊断及治疗水平,本实验设计并合成一种新型靶向EGFR具有光学磁共振双模态成像及光动力治疗功能的诊疗一体化纳米探针。材料与方法:本实验以硅质体为载体,表面修饰西妥昔单抗,整合有近红外荧光成像IRDye800cw及染料磁共振对比剂分子钆(Gd),包裹卟啉,合成靶向探针(EGFR-CPIG),类似方法合成非靶向探针(IgG-CPIG)。然后用90Plus/B 1-MAS DLS分析仪分别监测EGFR-CPIG和IgG-CPIG的粒径及Zeta电位。通过透射电子显微镜检测探针进行形态学分析,用Varian 4000紫外-可见光(ultraviolet and visible spectrum,UV-Vis)光谱分光光度计测量UV/vis吸收光谱,热发光荧光分光光度计测量荧光(photoluminescence,PL)光谱。使用9、10-蒽二丙酸(ADPA)的二钠盐化学检测器检测,测定EGFR-CPIG及IgG-CPIG中单线态氧(1O2)的生成。采用小动物活体荧光成像仪进行光学成像性能测定,采用7.0T高场强MR成像扫描仪进行探针光学-磁共振成像性能的测定。其次,以CT26-fLuc结直肠癌细胞作为细胞模型,使用CCK-8试验观察该纳米探针光动力治疗对细胞增殖的影响,并分析体内分布及生物安全性评价。随后,在Balb/c雄性小鼠皮下接种CT26-fLuc细胞建立鼠结直肠癌皮下移植瘤模型,采用小动物活体荧光成像仪、7.0T高场强MR成像扫描仪分别进行小动物活体光学-磁共振成像。其中12只结直肠癌荷瘤鼠随机地分成两组:EGFR-CPIG探针组和IgG-CPIG探针组,并于24h后处死小鼠并取出肿瘤及主要器官观察体内分布情况。最后,将72只结直肠癌荷瘤小鼠分为9组(1)PBS组,(2)PBS+ 激光辐照组,(3)IgG-CPIG 组,(4)EGFR-CPIG 组,(5)游离 PD-L1抗体组,(6)IgG-CPIG光动力治疗组,(7)EGFR-CPIG光动力治疗组,(8)IgG-CPIG光动力治疗组+PD-L1抗体,(9)EGFR-CPIG光动力治疗组+PD-L1抗体。每隔三天检测小鼠体重、肿瘤体积、自发荧光(Bioluminescence Imaging,BLI)强度及生存率。于治疗21天后眼眶取血做血常规分析,之后将小鼠处死并取出主要器官行HE染色,在活体层面观察探针的生物安全性。结果:EGFR-CPIG和IgG-CPIG两种探针的粒径大约为90nm,形态规则,分布均一。两种探针粒子均带有负电,大约为-40 mV。两者的卟啉包封效率均大于86%,两者卟啉载药量均为3%左右。两种探针均表现出IRDye800CW(约780nm)和卟啉(最大吸收约420nm)的特征峰,表明卟啉和荧光染料都成功地封装在了硅质体中,可用于体外近红外成像及光动力治疗。EGFR-CPIG和IgG-CPIG的纵向弛豫率分别为9mM-1s-1和13 mM-1s-1,表明该探针具有良好的T1成像效果,可用于T1造影。EGFR-CPIG探针表现出良好的靶向肿瘤光学-磁共振成像效果,光学成像最显著的肿瘤背景比值(Tumor to background ratio,TBR)差异是在注射探针24h后,EGFR-CPIG组是gG-CPIG的2.1倍。磁共振EGFR-CPIG组在24 h的相对信号增强比达峰值约为1.71,与光学成像结果基本一致。EGFR-CPIG光动力治疗联合PD-L1抗体的免疫治疗取得了最好的治疗效果,并且可以防止肿瘤复发,抑制结直肠癌小鼠肿瘤生长并延长小鼠生存期。两种探针主要分布在肝脏,而心脏、脾脏、肺、肾脏分布较少。生物安全性评价显示两种探针并未引起明显的毒副作用,可以用于生物体内研究。结论:我们成功研制出了一种光学磁共振双模态靶向成像探针EGFR-CPIG,它可以非侵入和靶向性在肿瘤成像,具有高空间信息、高灵敏度、高T1弛豫率、良好的荧光成像和光动力治疗潜能。据我们所知,这是首个针对EGFR作为双模成像和PDT+免疫治疗药物的研究。我们的研究结果表明,EGFR-CPIG系统优先在肿瘤部位积累,由于EPR效应和EGFR的肿瘤靶向能力的结合,显示出肿瘤靶向性高。我们的研究结果表明,硅质体纳米粒子具有明显的双模成像制导精确PDT的潜力,结合EGFR靶向的PDT和免疫治疗可以获得更好的治疗效果,且无肿瘤复发。光动力治疗联合PD-L1抗体免疫治疗为结直肠癌的治疗提供新的思路。