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目的:诊疗一体化是将疾病诊断和治疗结合的一种新型技术,为癌症的治愈带来新的方向,但诊疗一体化制剂一直存在生物安全性的问题。鉴于黑色素的内源性,其在生物医学领域得到了广泛的应用,特别是专注于癌症的成像诊断和光热疗法。我们制备了一种IR820-PEG-MNP纳米颗粒,检测其用于荧光/光声双模态成像的效果,并通过NIR窗口中的激光辐照来检测其肿瘤的消融。方法:1.IR820-PEG-MNP的合成表征及溶液性质的测定:首先通过PEG连接IR820与MNP,制备目标产物IR820-PEG-MNP纳米颗粒,然后对材料进行一些表征如粒径,电势,透射电镜,紫外吸收光谱,傅里叶变换红外光谱等来证明其成功制备。并研究了此纳米颗粒水溶液的光声、荧光信号及光热效果。2.细胞实验:使用CCK-8法检测了不同浓度的纳米颗粒对Hep2细胞的毒性;用流式细胞术和激光共聚焦显微镜验证Hep2细胞对IR820-PEG-MNP纳米颗粒的摄取;通过流式细胞术检测激光照射下细胞的凋亡实验;验证细胞层面的荧光和光声成像效果;通过活/死细胞染色分析纳米颗粒在细胞层面的光热作用。3.体内实验:首先建立荷瘤鼠模型,将纳米颗粒通过鼠尾静脉注射入裸鼠体内,通过小动物活体荧光成像系统及小动物光声扫描成像系统,观察纳米颗粒在肿瘤部位的富集及代谢情况。设置4组裸鼠,每组4只来观察IR820-PEG-MNP在活体内的光热治疗能力,并在16天内记录裸鼠体重和肿瘤体积变化情况。结果:1.透射电镜(TEM)图像显示IR820-PEG-MNP的大小约为25 nm,比通过动态光散射(DLS)获得的结果小,平均直径为50.7 nm,这可能是由于PEG链膨胀和纳米表面水化所致。通过激光粒度仪测得IR820-PEG的电势为-29.0 mV,IR820-PEG-MNP的电势为-45.6 mV,证明了MNP的成功缀合。傅里叶变换红外分析和紫外可见光谱也证实了IR820-PEG-MNP的成功制备。研究了溶液NIR-1荧光信号,当IR820-PEG-MNP的浓度从0.01563增加到0.0625 mg/mL时,荧光信号强度迅速增强,荧光信号强度随着浓度从0.0625增加到1 mg/mL而逐渐降低。光声信号的强度以及光声图像的亮度与IR820-PEG-MNP浓度成正比。定量分析显示浓度与信号强度具有线性相关关系,R~2=0.98。溶液光热显示IR820-PEG-MNP纳米颗粒升温效果明显,有良好的光热稳定性和较高的光热转化效率。2.细胞实验结果:CCK-8结果显示,在0.1 mg/mL的纳米颗粒浓度下,细胞存活率可达95%。用FITC标记IR820-PEG-MNP纳米颗粒,将其与细胞孵育不同时间,使用流式细胞术测得6小时后的摄取率可达99.78%。激光共聚焦显微镜显示纳米颗粒为绿色荧光进入细胞质,围绕于蓝色荧光的细胞核周围。凋亡结果显示细胞在孵育IR820-PEG-MNP后经过激光照射,细胞凋亡明显增多。活/死细胞染色证明了经过纳米颗粒孵育的细胞进行光热治疗后结果良好。细胞光声和细胞荧光成像显示IR820-PEG-MNP纳米颗粒在细胞层面有光声和荧光信号,并随浓度增大而信号增加。3.体内实验结果:通过鼠尾静脉注射纳米颗粒,对比注射前后肿瘤部位的光声和荧光信号,发现在48小时肿瘤部位信号最强,48小时后信号逐渐减弱。在活体实验中,对照组裸鼠肿瘤体积随时间增大,实验组裸鼠肿瘤在激光照射下消融,并在16天内无复发,且对照组与实验组裸鼠体积无明显变化。结论:我们成功制备了IR820-PEG-MNP纳米颗粒,分散性良好,粒径均一,有优异的生物相容性。可以实现荧光和光声双模态成像,光热治疗效果明显,作为诊疗一体化纳米探针,有着潜在的应用价值。