基于超小磁性纳米颗粒的多模态分子影像探针

Cancer remains a leading cause of death, and detection and treatment of cancer at an early stage is the key to decreasing mortality. The complementary use of multi modal imaging technologies can significantly improve the detection accuracy. This project aims to develop multimodal imaging probes based on magnetic iron oxide nanoparticles, copper chalcogenide nanoparticles, and copper isotopes。The resultant multimodal probes can simultaneously serve as agents of magnetic resonance imaging (MRI), photoacoustic imaging (PA), positron electron tomography (PET), and photothermal therapy (PTT) for detection and treatment of early breast cancer. High-quality magnetic iron oxide nanoparticles will be prepared by high-temperature decomposition method and high-temperature coprecipitation approach to exhibit the maximal performance of MRI for accurate acquire microenvironment information in breast cancer. Copper chalcogenide nanoparticles will be synthesized at room temperature, and optimized to exhibit high photothermal conversion efficiency for visualization of newly formed tumor-associated vessels through PA, and the treatment of cancer by PTT. Highly sensitive PET will be used to track probes in-vivo and quantify their biodistribution. The outcome of this project would bring breakthrough for early detection and treatment of breast cancer and other solid tumors.

肿瘤仍是人类健康的主要杀手之一，早诊断和早治疗是降低肿瘤死亡率的关键。联合使用多种优势互补的影像技术可以大大提高早期肿瘤的诊断准确率。本项目将以乳腺癌的早期诊断和治疗为导向，发展基于磁性氧化铁纳米颗粒，铜硫族纳米颗粒和同位素64Cu的多功能探针。该探针可以同时用于核磁共振成像、光声成像、正电子发射断层扫描、和光热治疗。高质量磁性纳米颗粒将采用高温分解法和高温共沉淀法制备，优化合成条件使其核磁共振成像性能最大化以获取乳腺癌肿瘤微环境相关信息。铜硫族纳米颗粒将在室温下制备使其光热转化效率最高，以便通过光声成像使肿瘤新生血管可视化和采用光热效应对肿瘤治疗。基于同位素的正电子发射断层扫描将用于体内追踪和定量分析探针。本课题的研究成果有望为乳腺癌和其它实体肿瘤的早期诊断和治疗带来新突破。

肿瘤是人类健康的主要杀手，早诊断和早治疗是降低肿瘤死亡率的关键。分子影像技术在肿瘤的诊断和治疗中发挥着重要作用，然而各种影像技术有其各自的优缺点，联合使用多种优势互补的影像技术可以大大提高早期肿瘤的诊断准确率。同时联合使用多种治疗方式也可以大大提高肿瘤的治愈率。然而目前缺乏集多模态成像和多模式治疗于一体的诊疗一体化多功能纳米探针。本项目以乳腺癌的早期诊断和治疗为导向，发展基于超小磁性氧化铁纳米颗粒，高光热转化性能的纳米颗粒和放射性核素标记的多功能纳米探针。这些探针不仅可以同时用于核磁共振成像、光声成像、CT成像、和SPECT/CT成像，还可以用于光热治疗、光动力治疗和化疗，从而实现多模态成像指导下的多模式治疗。高质量的超小磁性纳米颗粒采用高温共沉淀法制备，所得纳米颗粒可以同时作为正增强(T1)和负增强(T2)的核磁共振成像的造影增强剂，同时还可以进行靶向耦联和标记荧光分子，同时实现核磁共振成像和荧光成像。高光热转化性能的纳米颗粒采用温和的水溶液方法和水热法制备，通过调控它们的空位含量和对空位进行功能化，从而调控其光热转化效率和对X-射线的衰减能力，实现其光声成像、光热治疗、CT成像以及放射增敏性能的调控。这些纳米探针还可以标记放射性核素，通过SPECT/CT成像实现多功能纳米探针的体内追踪和定量分析，研究纳米探针的药代动力学和代谢过程。本项目不仅研发了一系列多功能的纳米探针，实现了多功能成像和多模式治疗的有机结合，而且还实现了乳腺癌的多模态成像引导下的多模式治疗，取得了非常好的疗效，治疗的肿瘤没有发生复发和转移。本课题的研究成果有望为乳腺癌和其它实体肿瘤的早期诊断和治疗带来新突破。