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背景和目的口腔癌在世界范围内恶性肿瘤中约占3%[1],其中鳞状细胞来源超过90%[2]。口腔鳞状细胞癌具有较高的继发扩散至区域淋巴结的能力[3],且发生区域淋巴结转移的患者预后明显较差[4,5]。目前对于淋巴结尤其是早期淋巴结的诊断技术敏感性特异性较差,望寻找一种敏感安全的手段对早期淋巴结进行检测,对口腔癌患者后期生存率和生活质量具有重要意义。光声成像可用于临床检测转移淋巴结[6],用于光声成像的外源性造影剂包括碳纳米粒,有机纳米多聚物,贵金属纳米粒等[7,8],可在人工合成条件下具备靶向性并携带化学药物,对口腔癌转移淋巴结诊断的同时可进行治疗。光热治疗是一种非特异性肿瘤治疗方法,利用光敏感材料在近红外光照射下吸收光能转换成热能,局部温度升高,作用于肿瘤细胞,较传统治疗方法更加精确无害[9]。Fe304是常见的光敏感材料[10],当粒径小于50nm时呈现出超顺磁性性能,合成高分子化合物后可用于磁共振成像的阴性造影剂和光声成像。基质细胞衍生因子-1(CXCL12/SDF-1)与趋化因子受体4(CXCR4)轴调控肿瘤细胞向远处特定部位的转移,尤其是区域淋巴结的转移[11]。CXCR4在转移淋巴结上高表达,而CXCR4是CXCL12/SDF-1的已知受体,此生物轴在头颈部鳞状细胞癌的迁移演变过程中发挥重要作用[12]。在前期实验中,已使用CXCR4-CXCL12/SDF-1轴制备靶向基因的超声微泡并获得良好的成像效果[13]。本实验将制备一种以高分子材料聚乳酸-羟基乙酸共聚物(polylactic-co-glycolicacid,PLGA)为壳膜,内部负载可发生液气相变的液态氟碳乳剂(PFH)、光敏感性材料(Fe304)和化学药物阿霉素(Doxorubicin,DOX),表面连接抗体SDF-1的多功能靶向纳米粒(nanoparticles,NPs)造影剂。该造影剂利用生物轴的靶向作用将更多纳米粒传递到转移淋巴结处,在近红外激光的照射下,局部温度快速升高(>43℃),对局部肿瘤细胞产生热消融作用;且PFH发生气相转变,释放内部DOX,直接作用于肿瘤细胞。本实验将成像技术与治疗技术相合,在同实验组体外验证完成后探索该纳米粒在兔舌癌转移淋巴结中成像诊断的应用,以及初步探索光热治疗与化学治疗对转移淋巴结的影响。内容和结果1.第一部分为新型纳米粒的构建。采用双乳化法制备纳米粒,以PLGA为膜材料,将Fe3O4、PFH及DOX包裹其中,构建出DOX/Fe304/PLGA/PFH纳米粒;再根据碳二亚胺激活羧基的方法,将SDF-1链接在PLGA壳膜上,由此建立了靶向分子传递系统。由同实验组同学验证一系列物理性能及体外实验的可行之后进行体内验证。2.第二部分建立兔舌癌颈部淋巴结转移模型,寻找纳米粒体内成像规律及不同纳米粒成像效果。采用肿瘤组织块植入法,于兔舌缘约中后1/3处植入VX2肿瘤组织块,约3周可逐渐发现舌部粘膜异常和触及颈部淋巴结。于VX2兔舌部肿瘤周围注射造影剂以激光激发,15min开始显影,至4h显影效果最明显。随机分五组VX2兔:空白PLGA/PFH组、PLGA/PFH/Fe3O4组、SDF-1/PLGA/PFH/Fe3O4组、SDF-1/PLGA/PFH/DOX组、SDF-1/PLGA/PFH/Fe3O4/DOX组来观察成像效果,显示Fe3O4可增强光声显影且靶向纳米粒组在注射后各时间点的显影效果均明显强于非靶向纳米粒组。3.观察不同纳米粒对兔舌癌转移淋巴结的VX2兔的生存时间以及转移淋巴结的影响。在一个月的观察期内按照2mL(20mg/mL)的剂量2d注射一次。结果14只VX2兔于观察期内死亡,第五组存活一只。第五组VX2兔存活时间更长,淋巴结体积重量偏小偏轻,吖啶橙染色发现肿瘤细胞存在凋亡。激光辐照部位局部皮肤肉眼未见明显变化,肝脏肾脏器官病理学检查未见明显异常。结论综上,本研究表明负载Fe3O4的SDF-1多功能纳米粒具有良好的光声成像特性和光热治疗能力。光敏感材料在近红外激光辐照后迅速转变,产生的热量引起了纳米粒的相变,使细胞对造影剂的吸收增加;与此同时PFH产生液气相转变,使纳米粒内部液态转变为气态并立即释放出负载药物(DOX),此时采用VeCoL-AZR光声成像系统采集体内光声信号。观察期内,靶向载药纳米粒组VX2兔生存周期长,淋巴结偏轻小,染色显示出现明显凋亡现象。因此靶向纳米粒造影剂在VX2兔体内具有良好的光声成像效果,产生的光热治疗和化学治疗作用于转移淋巴结,有效地破坏肿瘤细胞DNA,延长VX2兔生存时间。在口腔鳞状细胞癌转移淋巴结中有望成为一种敏感、安全、无创的诊察和治疗手段。