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基于白蛋白的光声成像纳米探针用于活体肿瘤pH影像与定量测量

肿瘤微环境的弱酸性不仅会增加肿瘤转移和入侵,也会诱导对化疗药的耐药性。因此,准确测量肿瘤微环境的pH值将有利于肿瘤的诊断和预测癌症转移和产生耐药性的几率,从而有助于为每个病人设计最合适的治疗策略,实现个性化医疗。


传统方法测定肿瘤pH值主要是通过微电极插入检测,但这种方法每次只能测量一个位置的pH值,同时也是一种侵入式的测量。目前,各种体内pH值检测的荧光探针也得到广泛的研究。然而,利用荧光成像技术进行pH值的定性测量也会受到很多因素如背景荧光干扰、组织对荧光的吸收和散射、以及荧光猝灭等的影响。因此,研究者迫切需要开发精确的和非侵入性的方法用于实时定量测定体内pH值的新方法。


在苏州大学刘庄教授课题组最近的一个工作中,他们合成了一种pH敏感的白蛋白纳米探针用于基于光声成像体内pH值定量检测。两种类型的近红外染料BPOx和IR825可以通过疏水作用同时吸附到人血清白蛋白(HSA)上,利用化学交联后,可形成稳定性非常好的C-HSA-BPOx-IR825纳米粒子。在这个体系中,IR825的吸光度和荧光不随pH值的变化而变化,可作为内参;而BPOx的吸光度和荧光均有很好的pH响应性,可以在光声和荧光成像中作为酸碱指示剂。

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通过尾静脉将该纳米探针注射到小鼠体内,利用光声成像的技术可以准确检测肿瘤的pH值。利用该探针他们观察到随着癌细胞的生长,肿瘤微环境会逐渐酸化。在注入外部缓冲液后,他们也可以用这个探针实时观察肿瘤部位pH值的变化。为了进一步证明光声成像的优势,他们将实验样品覆盖不同厚度的猪肉组织后进行荧光和光声成像。实验结果表明荧光成像的信号随着组织厚度增加迅速衰减,检测的pH值在很大程度上受到覆盖的猪肉组织的影响,从而无法实现深部组织的精确测量。而光声成像尽管其绝对信号值也会受到组织深度的影响,但测得的pH值(两个波长的信号比值)几乎不受覆盖的猪肉组织的干扰,有利于准确测定体内的pH值。因此,这项工作制备了一个非常简易的pH敏感的光声探针用于体内pH值的成像与检测。

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