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目的 人体的很多疾病,多数情况下组织自身并不能够表达光学对比信号,尤其是在疾病发展的早期,因此对于外源光学对比剂的开发在过去几个世纪一直受到人们的密切关注.众所周知,人体组织的光学吸收和自体荧光在650～950 nm的近红外波段是非常微弱的,因此,开发在这一波段具有吸收峰的外源光学对比剂的研究具有重要意义,这类对比剂也被称为近红外对比剂.在之前的已有报道中,很多研究都采用吲哚酸绿这一原材料来合成相关对比剂,这是因为吲哚酸绿具有很低的细胞毒性,已经得到美国食品与药物监管总局的临床使用批准.但是,吲哚酸绿的在体应用仍存在很多局限性,比如它在水环境中容易很快聚集和降解,会快速被人体血液循环清除,以及缺少靶向性等.为了克服这一系列问题,一种思路是将吲哚酸绿包被到纳米颗粒内部来增强它的载荷率,同时使其具备更好的临床诊断应用特性.已有研究中,有人采用PLGA[(poly (D,L-lactide-coglycolide)]和脂质体对吲哚酸绿包被的方法,被证明具有很好的在体应用前景.PLGA是美国食品与药物监管总局批准临床使用的聚合物,而脂质体则具备良好的在体应用安全性以及表面可修饰特性,同样被广泛用于材料和药物递送方面的研究.有研究报道了综合PLGA内核和脂质体外壳进行材料包被的方法,证明具有非常好的在体应用特性.这类包被方法生成的纳米颗粒具备PLGA的稳定性以及脂质体的表面可修饰特性等优点,能够达到良好的细胞靶向摄取效果.我们课题组研究和制备了PLGA与脂质体包被吲哚酸绿的纳米颗粒,同时在表面进行叶酸靶向修饰,通过实验证明了这一纳米颗粒用于在体荧光成像的有效性.本研究中,我们进一步验证这一纳米颗粒用于在体光声成像的有效性.光声成像是基于光学吸收情况下产生的热弹性膨胀,引发超声振荡和超声信号用于检测和成像,其成像结果反映的是组织内光学吸收分布的情况.与荧光成像相比,光声成像具备更高的空间分辨率以及更深的组织穿透深度.这是因为它检测的超声信号,相比光学信号,在组织内的散射低100多倍.另外,光声成像还能够提供深度方向的分辨信息,只需要二维机械扫描就能够获得三维尺度信息.方法 首先制备具有叶酸靶向、PLGA和脂质体包被的吲哚酸绿纳米颗粒,采用透射电镜和动态光散射法分别观测纳米颗粒的外观形貌和尺寸分布.之后采用分光光度计、小动物活体成像仪、以及本研究中自行搭建的光声成像系统分别对纳米颗粒的光学吸收特性、荧光以及光声特性进行检测.采用具有叶酸受体的MCF-7细胞以及不具有叶酸受体的A549细胞通过体外细胞共聚焦实验分别验证靶向和非靶向纳米颗粒的细胞摄取能力.最后,通过小鼠肿瘤动物模型验证靶向和非靶向纳米颗粒的在体光声成像性能(纳米颗粒经尾静脉注射),并进一步通过荧光实验论证光声成像结果的正确性.结果 透射电镜结果表明所制备的纳米颗粒具备良好的单散性,单个纳米颗粒外观呈球形,整体尺寸分布为(118.7±15.2)nm.纳米颗粒和吲哚酸绿的吸收和光声光谱非常接近,表明吲哚酸绿经内部包被和表明修饰后其吸收和光声特性并没有明显改变.纳米颗粒的光声信号与浓度之间存在良好的线性关系(R2=0.99).光声成像能够获得比荧光成像更好的分辨率.与靶向纳米颗粒共同培育的MCF-7细胞相比与非靶向纳米颗粒共同培育的MCF-7细胞,以及与靶向和非靶向纳米颗粒分别进行培育的A549细胞,其荧光强度均明显较强,表明纳米颗粒能够通过叶酸与叶酸受体之间的偶联被细胞吞噬,证明靶向纳米颗粒具备良好的靶向特性以及细胞摄取能力.与注射前相比,纳靶向米颗粒注射后24 h,小鼠肿瘤区域的光声信号增强效果明显高于非靶向组,尽管这一增强在注射后2h还不明显,但在6h和24 h均有非常显著的光声信号增强,表明纳米颗粒在肿瘤区域发生聚集.另外,靶向组相比非靶向组其增强效果在各时间点都更为明显(6h和24 h均P＜0.05).荧光成像结果与光声成像结果非常吻合,因此能够为光声测量的观测结果提供了进一步的证明.结论 本研究通过对一种包被吲哚酸绿的近红外纳米探针进行体外和在体实验论证,证明了探针在具备良好的在体稳定性、光学特性、肿瘤靶向特性以及长时间在体循环特性的同时,还具有非常优秀的光声成像特性,能够作为外源对比剂用于临床前期小动物在体成像研究.实验结果表明,靶向纳米颗粒具备非常好的在体无创光声分子影像潜力,从而用于早期肿瘤检测和靶向成像等研究.