双模态成像仿生纳米粒对甲状腺髓样癌的声动力治疗

背景:声动力疗法作为一种新型抗肿瘤治疗手段具有非侵入性和时空可控性的特点,在甲状腺髓样癌无创性治疗中具有广阔的应用前景。目的:制备具有双模态成像能力的仿生癌细胞膜涂层脂质纳米粒,检测纳米粒的理化性质、靶向能力、成像效果、细胞毒性和抗迁移能力。方法:以二棕榈酰磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰甘油、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000、胆固醇、血卟啉单甲醚、全氟己烷为原料,通过薄膜水合-超声振荡法制备脂质纳米粒HP@LNP,其中血卟啉单甲醚装载于脂质纳米结构的疏水层,全氟己烷装载于脂质纳米结构的亲水核心层内;将甲状腺髓样癌细胞膜包覆于脂质纳米粒HP@LNP表面,构建具有主动靶向甲状腺髓样癌细胞能力的仿生脂质纳米粒MHP@LNP。表征纳米粒MHP@LNP的理化性质、靶向能力、免疫逃逸能力、成像效果、细胞毒性和抗迁移能力。结果与结论:①脂质纳米粒MHP@LNP呈现典型的核壳结构,粒径为131.06 nm,平均电位为-30.59 mV,凝胶电泳结果显示脂质纳米粒MHP@LNP与癌细胞膜蛋白图谱相符合,荧光共定位结果显示脂质纳米粒MHP@LNP与癌细胞膜的荧光信号显著重合。脂质纳米粒MHP@LNP纳米粒内血卟啉单甲醚的包封率为87.8%,载药率为14.6%。在低强度聚焦超声刺激下,脂质纳米粒MHP@LNP可发生相变产生微泡,在4 min时超声信号强度达到最大值。在激光照射下,脂质纳米粒MHP@LNP的光声信号强度与其质量浓度呈现线性相关。脂质纳米粒MHP@LNP具有同源细胞靶向能力和免疫逃逸能力。未经低强度聚焦超声照射前的脂质纳米粒MHP@LNP具有良好的生物相容性,而经低强度聚焦超声照射后产生具有细胞毒性的活性氧,有效杀伤甲状腺髓样癌细胞,并抑制甲状腺髓样癌细胞的迁移能力。②结果表明,脂质纳米粒MHP@LNP能够在超声和光声双模态成像引导下实现声动力治疗,用于治疗甲状腺髓样癌。

碳纳米管和碳黑掺杂RDX和HMX的反应性光声谱

用光声-光电测试法和差示扫描量热法(DSC)研究了激光作用下碳黑(CB)和碳纳米管(CNTs)掺杂RDX和HMX的反应性光声谱。结果表明,在一定的入射激光能量下,纯RDX和HMX的反应性光声信号很弱,适量掺杂CNTs和CB均可提高二者的反应性光声强度;同一样品,激光能量越大光声信号越强;入射激光能量和掺杂物都相同的条件下,掺杂量越大光声信号越强;在激光入射能量和掺杂量相同的条件下,RDX掺杂CNTs的光声信号强,HMX则表现为掺杂CB光声信号强。DSC分析结果显示,掺杂后RDX和HMX的放热量比纯品的高,掺杂CNTs的放热量大于掺杂CB。

石墨/硝酸钾配比对其反应性光声特性的影响

为了研究药剂配比对石墨/硝酸钾反应性光声特性的影响,采用动态光声测试技术和差示扫描量热技术进行了研究,在波长1.06μm、脉冲宽度为54μs的Nd∶YAG脉冲激光作用下,同一配比的石墨/硝酸钾体系中,激光能量越大光声信号越强;不同配比药剂在同一激光能量下光声强度不同。石墨/硝酸钾质量比为25/75(3#样品)时,光声信号最强;为30/70(4#样品)时,光声信号较弱。考察药剂达到光声信号峰值所用时间,发现同一样品随着激光能量增大都呈现先增大后减小的趋势。结果表明,C/KNO3的配比不同,化学反应不同,热分析结果与光声实验结果可以相互印证。

基于光声技术研究硝酸钾/石墨的反应性光声谱

采用动态光声—光电检测技术,研究激光作用下硝酸钾/石墨(KNO3/C)药剂的反应特性,研究表明:在波长1064nm,脉宽54μs的脉冲Nd:YAG激光作用下,激光能量小时可以形成传统的热声波,激光能量大时引起样品的快速化学反应。同一激光能量作用下,不同配比的硝酸钾/石墨样品反应性光声强度不同,KNO3/C=75/25时光声信号最强。同一样品在不同激光能量作用下,反应性光声谱不同,光声强度随激光入射能量的增加而增加,KNO3/C体系的激光诱导过程存在一个最佳的激光点火延滞时间,激光能量低于此值时随着入射激光能量的增大延滞时间增加,高于此值随着激光能量的增大延滞时间缩短。

Development of optical nanoprobes for molecular imaging of reactive oxygen and nitrogen species

Reactive oxygen and nitrogen species （RONS） play important roles in cell signal transduction. However, overproduction of RONS is associated with a series of pathological processes and may disrupt cellular homeostasis, causing oxidative and nitrosative stress. Accurate methods to selectively and specifically monitor RONS in living systems are required to further elucidate the biological functions of these species. Optical imaging possesses high sensitivity, high spatiotemporal resolution, and real-time imaging capability. These qualities are advantageous for the detection of RONS in living systems. This review summarizes the development of optical nanoprobes with near-infrared （NIR） fluorescent, upconversion luminescent, chemiluminescent, or photoacoustic signals for molecular imaging of RONS in living systems. In this review, we discuss the design principles and advantages of RONS-responsive activatable nanoprobes, as well as applications of these optical imaging modalities in different disease models.

脉冲Nd:YAG激光烧蚀石墨的反应性光声谱研究

应用脉冲宽度为400μs的自由振荡Nd:YAG激光器对石墨进行烧蚀并且检测烧蚀的反应性声谱。烧蚀声谱存在典型的双峰结构并且该声谱与光声腔长度无明显关系。烧蚀程度越大,与烧蚀相关的烧蚀声峰衰减越强烈,烧蚀声峰的上升时间约为400μs。当光斑直径为1.10mm时,激光能量从320mJ下降到150mJ,烧蚀声峰下降时间从3 ms上升到8 ms,石墨的烧蚀光能约为65mJ。烧蚀声峰值与光能量成正比。EMS分析烧蚀斑表明石墨的气化导致了烧蚀声谱的双峰结构和在烧蚀孔的内表面上有与光束正交的波纹状表面。