Image-guided tumor surgery: will there be a role for fluorescent nanoparticles?

doi:10.1002/wnan.1381

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.2016年7月；8(4):498-511.

doi:10.1002/wnan.1381。 Epub 2015年11月20日。

图像引导肿瘤手术：荧光纳米颗粒会发挥作用吗？

Tanner K Hill公司¹, 亚伦·M·莫斯¹

附属公司

PMID： 26585556
PMCID公司：项目经理4903082
内政部： 10.1002/wnan.1381

审查

图像引导肿瘤手术：荧光纳米颗粒会发挥作用吗？

Tanner K Hill公司等。 Wiley Interdiscip Rev纳米生物技术. 2016年7月.

.2016年7月；8(4):498-511.

doi:10.1002/wnan.1381。 Epub 2015年11月20日。

作者

Tanner K Hill公司¹, 亚伦·M·莫斯¹

附属

¹美国内布拉斯加州大学医学中心药学系和弗雷德·巴菲特癌症中心。

PMID： 26585556
PMCID公司：项目经理4903082
内政部： 10.1002/wnan.1381

摘要

使用荧光纳米颗粒（NP）的图像引导手术（IGS）有可能对患者治疗产生重大影响。荧光成像的使用为外科医生提供了使用安全、低成本成像剂和仪器对病变组织位置的实时反馈。荧光NP可能发挥作用，因为它们能够利用增强的通透性和滞留（EPR）效应，并且可以进行修饰以避免清除，增加循环时间，并特别针对肿瘤。使用美国食品药品监督管理局批准的吲哚菁绿和亚甲基蓝荧光团进行的IGS临床试验已经显示出初步的成功，荧光NP的掺入可能会通过提供更高的信号背景比和通过主动靶向降低假阳性率来提高检测。荧光NP制剂的临床前开发进展迅速，其策略从被动靶向到细胞表面受体的主动靶向，产生pH-反应性NP，以及通过可切割蛋白质增加细胞摄取。这一集体努力可能导致在不久的将来使用荧光NP进行临床试验。WIRE纳米生物技术2016，8:498-511。doi:10.1002/wnan.1381有关本文的更多资源，请访问WIRE网站。

PubMed免责声明

利益冲突声明

利益冲突：AMM是Spectropath，Inc.（佐治亚州亚特兰大）授权的图像引导手术技术的共同发明者。

数字

图1
荧光IGS仪器需要三个主要光学元件：一个激发源、一个荧光和白光采集源，以及一个显示器，用于将荧光信号叠加到白光通道上进行解剖定位。叠加和显示还需要处理和算法组件。荧光光源通常是基于激光或LED的，目前有许多系统可同时使用这两种选项。显示器通常使用头顶显示器进行显示，但也对外科医生的护目镜显示进行了研究。然后将荧光与视觉和触觉反馈结合使用，以提高肿瘤切除率，降低PM和局部转移的发生率。

图2
将NP全身注射到肿瘤循环和血管内皮外渗的部位。这些不连续性的大小可以在200至2000nm的范围内，允许NP的外渗。一旦NP渗出，由于其大小，它们会留在肿瘤基质中。NP随后可能被细胞外酶分解或被溶酶体吸收，在溶酶体中它们可能被特异性激活。NP也可能具有组成活性，或在将荧光团转移到血清蛋白时激活，通过被动靶向导致肿瘤信号增加。以这种方式传递的NP仅依赖EPR效应进行传递，而靶向NP依赖EPR作用以及在肿瘤中发现的特定蛋白质或条件，如基质金属蛋白酶（MMPs）或低pH值。可能需要或不需要从体循环和其他组织中清除NP，取决于手术时其他组织中的荧光激活和浓度。配方需要额外测试，以确定注射后的最佳手术时机。

图3
（a）超pH敏感纳米探针（UPS_我)针对α_v（v）β_三-使用环-阿根廷-甘氨酸-天冬氨酸（cRGD）连接物表达肿瘤。这显示cRGD-UPS肿瘤中特异性激活的荧光_我以及预防cRGD-UPS的特异性摄取_我通过cRGD配体阻断。（b）尾静脉注射24小时后，与自由ICG处理的小鼠（右）相比，ICG负载的SPIO NP（左）显示荧光信号增强。（c）与商用MMP探针ProSense和MMPSense相比，与树状大分子NPs和Cy5（ACPPD-Cy5）结合的MMP可激活细胞穿透肽的递送改善了肿瘤与皮肤和肿瘤与肌肉的信号比率。（d）与注射游离ICG的小鼠相比，载ICG的透明质酸衍生NP提高了注射小鼠的肿瘤对比度。这些结果证明了多种主动靶向途径、多模式成像以及使用FDA批准的荧光团和生物相容性材料来改善肿瘤切除的潜力。（a.经参考版权2014 Macmillan Publishers Ltd许可重印）。一种基于纳米颗粒的策略，通过非线性放大微环境信号对广泛的肿瘤进行成像。（b.经参考版权2013 Elsevier许可重印）。吲哚菁绿载SPIO纳米粒与磷脂-PEG涂层，用于双模成像和光热治疗，7711。（c.经参考版权2010国家科学院许可转载）。与纳米粒子连接的可激活细胞穿透肽作为体内蛋白酶荧光和MR成像的双探针。（d.经参考版权2015美国化学学会许可重印）。图像引导肿瘤手术用吲哚青绿纳米粒子。

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[2] Lytton-Jean AKR、Kauffman KJ、Kaczmarek JC、Langer R.癌症纳米治疗临床试验。收件人：Rosen ST、Mirkin CA、Meade TJ、Petrosko SH、Stegh AH，编辑。基于纳米技术的癌症检测和治疗精密工具。第166卷。瑞士查姆：施普林格；2015年，第293–322页。-内政部-公共医学

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