智能诊疗剂的制备及在PET/MRI/PA三模态成像和靶向热疗中应用研究

Activatable theranostics are novel clinical solutions for the major issue of the separation of tumor diagnosis and treatment. Based on our previous studies, we design and prepare a RGD4C peptide conjugated radionuclide Cu-64 labelled magnetic melanin nanopaticles (RGD-64Cu-MMNs) for positron emission tomography (PET), magnetic resonance imaging (MRI), and photoacoustic (PA) tri-modal imaging guided targeting hyperthermia of U87MG glioblastoma cancer. The bioploymer melanin is used as the biotemplate to direct the synthesis of magnetic nanoparticles by biomimetic synthesis method. Then RGD4C is conjugated with MMNs. The radionuclide Cu-64 is labelled with MMNs by the high affinity of metal ions of melanin, which is employed for PET imaging. Meanwhile, the superparamagetism and near-infrared (NIR) absorbance of MMNs are used for MRI and PA imaging, respectively. Based on imaging guide, the photoactive hyperthermia effect of RGD-MMNs, upon 808 nm laser irradiation, can be used for targeted photothermal therapy of glioblastoma cancer, as well as further investigation on the possible mechanism of the treatment. Organic fusion of multi-modal imaging and photothermal therapy based on one nanoplatform enables early diagnosis, accurate positioning, efficient therapy, real-time monitoring curative effect of glioblastoma cancer.

肿瘤的诊断与治疗分离是肿瘤临床主要问题之一，智能诊疗剂有望解决这个问题。本项目拟在我们前期工作的基础上，设计和制备RGD多肽共轭的放射性核素Cu-64标记的磁性黑色素纳米诊疗剂（RGD-64Cu-MMNs），用于神经胶质瘤的PET、MRI和光声（PA）成像和靶向热疗。利用黑色素作为模板通过仿生法控制合成磁性黑色素纳米颗粒（MMNs），然后共价偶联RGD。利用黑色素能吸附金属离子的生物功能，对MMNs进行放射性核素Cu-64标记，实现PET成像。同时利用MMNs超顺磁性和近红外吸收特性实现MRI和PA成像。在成像指导下，利用MMNs在808 nm激光光照作用下的光热转换效应，达到光热治疗的效果，并深入探讨其可能机制。本研究利用纳米技术平台创新性地将肿瘤的诊断和治疗有机地融合，有望为解决神经胶质瘤的诊断、精确定位、高效治疗、疗效实时监测等关键科学问题提供理论和技术基础。

肿瘤的诊断与治疗分离是肿瘤临床诊疗主要问题之一。构建具有先进功能纳米材料及智能响应特性的纳米结构有望实现肿瘤的诊疗一体化。在这个项目（No. 51573096）资助下，我们制备放射性核素Cu-64标记的黑色素包裹的磁性纳米诊疗剂（64Cu-MMNs），用于神经胶质瘤的PET、MRI和光声（PA）成像和光热治疗。利用黑色素作为模板通过仿生法控制合成黑色素包裹的磁性纳米颗粒（MMNs）。利用黑色素能吸附金属离子的生物功能，对MMNs进行放射性核素Cu-64标记，实现PET成像。同时利用MMNs超顺磁性和近红外吸收特性实现MRI和PA成像。在成像指导下，利用MMNs在808 nm激光光照作用下的光热转换效应，达到光热治疗的效果，并深入探讨其可能机制。本研究利用纳米技术平台创新性地将肿瘤的诊断和治疗有机地融合，有望为解决神经胶质瘤的诊断、精确定位、高效治疗、疗效实时监测等关键科学问题提供理论和技术基础。在此基金资助下，我们以第一或通讯作者身份发表SCI论文46篇。同时，申请中国发明专利9项。