一个氧化还原反应NIR光纳米探针用于瘤微环境激活的外科导航,具有亚毫米精度

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 纳米技术 纳米技术
• 手术瘤学手术瘤学

背景情况:

• 目前的手术内成像探针缺乏精确的瘤切除的特异性和时空控制.
• 现有技术的局限性阻碍了精确的外科导航,并导致了积极的利率.

研究的目的:

• 开发和验证一个瘤微环境 (TME) 激活的,双响应的近红外 (NIR) 光纳米探针.
• 通过整合缺氧和谷氨 (GSH) 响应能力来增强亚毫米级的外科导航.
• 为了提高瘤划分的准确性和减少光导向手术中的正边缘率.

主要方法:

• 设计了一种纳米探针 (DNS-DYE/PEG-NI) 具有GSH可激活的NIR光体,由DNS部分和对缺氧敏感的PEG-NI小粒灭.
• 利用增强的透性和保留 (EPR) 效应用于瘤积累.
• 研究了TME触发的微粒分解,染料释放和光恢复,通过在GSH裂变时的分子内电荷转移 (ICT).

主要成果:

• 实现了12.3倍的瘤与正常组织信号比率,减少了>90%的非目标激活.
• 证明了剂量依赖的光恢复 (在10毫米GSH时增加35倍) 和缺氧驱动的小胞稳定 (800%的直径扩张).
• 证实了持续的体稳定性,低细胞毒性,在12小时内精确的体内瘤划分,使得亚毫米的病变切除,并在临床前模型中将阳性边缘率从70%降低到<5%.

结论:

• 双响应纳米探针有效利用TME特异激活和延长瘤保留,用于先进的光导向手术.
• 这项技术代表了精密瘤学的重大进步,提供了改进的手术内可视化.
• 开发的纳米探针系统显示了减少积极的外科手术边缘和改善患者结果的巨大潜力.