超顺磁金纳米壳复合颗粒的粒径调控及其诊疗应用
近年来, 纳米复合体系由于集合了单一组份各自独特的理化性质并能起到协同效果而具有优异的磁学和光学等性能, 在生物医药领域如药物的装载与释放、生物感应以及肿瘤的诊断与治疗等方面展现出良好的应用前景, 因此, 多功能纳米复合体系的制备与应用已成为近期新的研究热点之一。自Aden 和Kerker于1951 年推测出核壳结构金纳米颗粒的紫外吸收峰会随着核壳比的变化而变化之后, 1998 年Halas 等首次利用种子生长法成功地合成出金纳米壳颗粒, 并通过调节硅球半径和壳厚来控制核壳比, 使其紫外吸收峰移至近红外区域。在此区域具有紫外吸收的金纳米壳具有优良的光热转换能力, 因此在肿瘤的光热治疗方面展现出较大的应用潜力。虽然金纳米壳本身具备一定的肿瘤成像和治疗能力, 但如将金纳米壳与治疗用药物分子、肿瘤成像材料或者其他功能分子相结合, 则得到的多功能纳米复合颗粒在肿瘤的高效诊断与治疗方面具有更大的应用价值。其中, 超顺磁Fe3O4 纳米颗粒作为磁共振成像对比剂, 具有无创伤、安全和灵敏度高等优点, 因此将其和金纳米壳进行有效地结合, 可为实现肿瘤的磁共振成像与光热治疗的诊疗一体化提供新材料。目前, 已有将Fe3O4 与金纳米壳相结合的报道，但此类工作存在的突出问题是: 制备方法复杂, 过程不易控制, 表面修饰过程中颗粒易团聚;尺寸不均一, 粒径分布宽; Fe3O4 和金纳米壳比例难以控制等。因此, 本研究拟在成功实现Fe3O4 与金纳米壳有机结合的基础上, 通过调节Fe3O4 的加入量, 实现复合颗粒SGNs 的粒径调控。选取MDA-MB-435 细胞研究复合颗粒的体外光热治疗和MRI 成像能力, 并通过瘤内注射方式对不同粒径的复合颗粒在MDA-MB-435 荷瘤小鼠肿瘤部位的光热治疗和MRI 成像的效果进行研究, 在此基础上,探究808 nm 激光照射下具有最佳光热治疗效果的颗粒粒径。
通过调节Fe3O4 溶液的加入量成功地制备了不同粒径的SGNs 复合颗粒, 且这些复合颗粒均具有规则球形形貌、较窄的粒径分布、单分散性以及近红外区域的紫外吸收特性。研究发现, SGNs-PEG复合颗粒具有良好的光热治疗和MRI 成像能力,其中粒径为150 nm 的SGNs-PEG-2 具有最佳的光热治疗能力和优异的MRI 成像能力。将其注射到MDA-MB-435 荷瘤小鼠肿瘤部位后, 磁共振成像T2信号下降了38%, 能对肿瘤部位进行成像, 同时经激光照射后温度上升高达 25 ℃, 可有效杀死肿瘤细胞, 这为真正意义上肿瘤诊疗一体化的实现提供了可能。