Multimodal Imaging Nanoparticles Derived from Hyaluronic Acid for Integrated Preoperative and Intraoperative Cancer Imaging

doi:10.1155/2017/9616791

.2017年9月11日2017:9616791。

doi:10.1155/2017/9616791。 2017年电子收集。

透明质酸衍生的多模成像纳米颗粒用于术前和术中肿瘤综合成像

威廉·M·佩恩¹, Tanner K Hill公司¹, 丹尼斯·斯维奇卡列夫¹, 梅根·B·福尔摩斯¹, 巴拉斯里尼瓦萨·R·萨贾², 亚伦·M·莫斯^1 三 4

附属公司

¹内布拉斯加州大学医学中心药学系，美国东北部奥马哈。
²内布拉斯加州大学医学中心放射科，美国东北部奥马哈。
^三内布拉斯加州大学医学中心生物化学和分子生物学系，美国东北部奥马哈。
⁴弗雷德和帕梅拉·巴菲特癌症中心，内布拉斯加州大学医学中心，美国东北部奥马哈。

PMID： 29097944
PMCID公司： PMC5612698型
内政部： 10.1155/2017/9616791

透明质酸衍生的多模成像纳米颗粒用于术前和术中肿瘤综合成像

威廉·M·佩恩等。对比剂介质分子成像. 2017.

.2017年9月11日2017:9616791。

doi:10.1155/2017/9616791。 2017年电子收集。

作者

威廉·M·佩恩¹, Tanner K Hill公司¹, 丹尼斯·斯维奇卡列夫¹, 梅根·B·福尔摩斯¹, 巴拉斯里尼瓦萨·R·萨贾², 亚伦·M·莫斯^1 三 4

附属公司

¹内布拉斯加州大学医学中心药学系，美国东北部奥马哈。
²内布拉斯加州大学医学中心放射科，美国东北部奥马哈。
^三内布拉斯加州大学医学中心生物化学和分子生物学系，美国东北部奥马哈。
⁴弗雷德和帕梅拉·巴菲特癌症中心，内布拉斯加州大学医学中心，美国东北部奥马哈。

PMID： 29097944
PMCID公司： PMC5612698型
内政部： 10.1155/2017/9616791

摘要

手术切除仍然是许多类型癌症最有希望的治疗策略。手术后残留的恶性组织导致高死亡率和疾病复发，其部分原因是切缘阳性。在这项研究中，开发了用于综合术前磁共振成像（MRI）和术中荧光图像引导手术（FIGS）的多模式造影剂。自组装多模成像纳米颗粒（SAMINs）是使用两亲性HA聚合物（经GdDTPA官能化）制成的混合胶束配方T型₁对比增强MRI或Cy7.5，一种近红外荧光团。为了评估MR和SAMIN荧光信号之间的关系，我们使用了模拟手术模型，这些模型通常用于评估FIGS检测近红外（NIR）显像剂的深度。最后，在裸鼠人乳腺肿瘤异种移植模型中评估显像剂的疗效，荧光和磁共振成像都显示出对比。

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数字

图1
自组装多模成像纳米颗粒（SAMIN）的合成。（a） DTPA二酐与疏水改性HA反应生成HA-PBA-DPTA，然后生成Gd³⁺络合生成顺磁性HA-PBA-GdDTPA。（b） HA-PBA-Cy7.5的合成如相应文本所述。（c）通过增加c=O和O-H拉伸峰强度，红外光谱证实了HA-PBA和HA-PBA-DTPA。（d）对SAMIN弛豫性和（e）荧光进行了表征，并指出其在磁共振和光学成像方面的潜力。

图2
两亲性HA纳米粒子的物理特性，包括（a）HA-PBA-GdDTPA、（b）HA-PBA-Cy7.5和（c）SAMINs。直方图是动态光散射数据，插图是相同纳米粒子的TEM图像。比例尺代表100 nm。

图3
SAMIN的比率优化。为了在MR和荧光成像模式中实现最佳对比度，必须将Cy7.5的浓度校准为MRI对比的理想钆浓度。（a）不同Gd:Cy7.5比值的SAMIN的荧光发射光谱。作为浓度函数的最大荧光强度如（b）所示，由此得出最佳比率。给出了配方的MR和NIR荧光图像，以说明优化钆与Cy7.5比率的过程。

图4
两种非恶性细胞系中SAMIN和单个成分的细胞毒性。使用CCK8细胞毒性试验评估每种成分制剂的相对活性：（a）、（b）、HA-PBA-GdDTPA、（c）、（d）HA-PBA-Cy7.5和（e）、（f）SAMINs。（a）、（c）、（e）是HUVEC的数据，（b）、（d）、（f）是MCF10A细胞的数据。

图5
SAMINs深度检测和细胞摄取的体外研究。三种不同模拟组织模型的荧光对比度表明，在各种组织类型中，荧光对比剂具有可行性。（a）显示了嵌入脂肪组织模型中的肿瘤样内含物的对比荧光图像，这使得能够表征依赖于深度的信号（d）和散射（g）轮廓。（b）显示了模拟肌肉组织模型的相同数据，这些模型显示了不同的深度相关信号（e）和散射（h）剖面。肝组织体模的荧光成像数据，其深度依赖性信号（f）和散射（i）轮廓与脂肪和肌肉组织体模显著不同。

图6
术前磁共振成像与术中荧光成像相结合，指导使用乳腺癌异种移植模型的手术。（a）用黄色箭头表示的小鼠乳腺癌异种移植瘤的注射前图像。（b）在静脉注射SAMINs（0.005 mmol/kg Gd）24小时后的关注区域（肿瘤，黄色箭头）³⁺; 0.5 µ摩尔/千克Cy7.5）。（c）松弛度变化(对₁)和变化对₁注射Magnevist或SAMINS（对于SAMINS，N个= 6; 对于Magnevist，N个= 3;*∗∗∗*表示第页< 0.001;∗表示第页< 0.05; ns表示无显著差异）。（e）–（h））使用SAMIN（激光激发点用黄十字表示）的荧光引导手术。（e）远离肿瘤的组织的激发表明信号极小，而（f）肿瘤的激发由于SAMIN在肿瘤中沉积而显示强烈的NIR荧光信号。（g）已确认切除的肿瘤以及对比度增强的来源，而（h）显示肿瘤切除区域的激发不再是荧光。（g）和（h）中的插图分别显示了激光直接打开和关闭对比度增强区域时的近红外光谱响应。

图7
多模显像剂的生物分布。（a）当以SAMINs和Magnevist剂量给药时钆的生物分布比较*∗∗∗*,第页< 0.001;∗∗,第页< 0.01;∗,第页< 0.05). （b） SAMIN作为NIR荧光信号的相对分布表明肿瘤和清除器官中的信号强度增加（由（c）中MDA-MB-231细胞的iRFP表达证实）。

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