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吲哚菁绿(ICG)是一种功能性的染料分子,具有一系列独特的光物理,光化学和光生物学特性。基于它独特的性质,吲哚菁绿是美国FDA批准的唯一的具有近红外特性的光学诊断因子,同时也是一种理想的光吸收剂用来进行激光介导的光热治疗。这种近红外的染料可以作为一种理想的对比剂来发展集光学成像和光热治疗于一体的双功能靶向探针。
目前,吲哚菁绿的应用受到极大的限制,因为它本身所具有的缺陷性,包括浓度依赖的聚集,较差的分子稳定性,与蛋白的非特异性结合以及缺少靶向特异性。为了克服这些缺陷,我们发展了一种新颖的含有吲哚菁绿的纳米粒子,它是通过吲哚菁绿和磷脂化的聚乙二醇(PL-PEG)的自主装形成的。由于两者都具有亲水性和亲脂性的双重特性,因此两者可以通过疏水作用和范德华力发生非共价的相互结合,然后自主装成一种高度有序的纳米结构。
我们利用吸收和荧光光谱的手段,深入研究了吲哚菁绿和磷脂化的聚乙二醇的相互作用。进一步,我们研究了两者自组装形成的纳米探针(表示为ICG-PL-PEG)的基本性质,包括吸收光谱,荧光光谱,稳定性,形态和粒子大小分布。实验表明,ICG的浓度依赖的聚集,分子的不稳定性得到极大的改善,两者的相互作用也一定程度上克服了ICG与溶液中物质非特异性相互作用的缺陷。进一步为了使探针具有靶向特异性,我们使用了两种代表性的靶向分子,小分子量的叶酸(FA)和相对大分子量的单克隆抗体(mAb)。通过活化它们各自分子结构上的活性基团来发生酰胺反应,靶向分子被连接到ICG-PL-PEG探针的聚乙二醇末端(包括碳末端和氮末端两类)。我们的工作显示了配体连接的多样性,解决了一直以来吲哚菁绿的面临的靶向修饰问题。我们使用了三种特异性表达配体分子的细胞性,分别高表达和低表达叶酸受体的EMT6细胞系,分别高表达和低表达integrinαvβ3的U87-MG和MCF-7细胞系。利用激光共聚焦显微镜和流式细胞仪技术手段,我们证明了靶向探针的靶向特异性。同时,利用温度试验和叠氮化钠试验证明了靶向探针是通过受体-配体介导的内吞途径进入细胞。进一步的体外实验证明了靶向探针可以用来选择性的识别肿瘤细胞和进行选择性的光热杀伤。基于我们的实验,我们率先证明了利用含有吲哚菁绿的纳米粒子对肿瘤细胞或者肿瘤组织进行光学的成像和选择性光热治疗的可行性。
在我们目前所发展的这种新颖的纳米粒子,ICG-PL-PEG的基础上,通过引入其它的成像或者治疗因子,如可以进行核磁成像(MRI)的四氧化三铁或进行化疗的药物,如紫杉醇或多柔比星,将会发展出对肿瘤进行有效的诊断和治疗于一体的多功能探针。