近红外荧光手术导航探针的研究进展

近红外荧光(near-infrared fluorescence, NIRF)成像技术已被证明是外科手术中定位肿瘤部位、识别肿瘤边界以及区分肿瘤细胞和正常组织的有效方法.开发高质量的NIRF探针对于肿瘤的完全减灭至关重要.然而,传统荧光探针在癌组织和健康组织中都能产生荧光信号并且无癌症靶向性,这导致了相对较高的背景信号和较差的特异性.近年来,人们通过纳米修饰、偶联肿瘤靶向配体以及生物标志物激活等方式,逐渐开发出了更具临床转化价值的荧光探针.此外,近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光探针也逐渐成为研究热点.本文聚焦在荧光手术导航用荧光探针的结构与性能上,同时对被动靶向型、主动靶向型、可激活型荧光探针以及NIR-II荧光探针进行了全面阐述,分析其面临的挑战,探讨可能的解决思路,以期推动近红外荧光手术导航技术的临床应用.

近红外二区荧光手术导航探针研究进展

肿瘤是严重威胁人类健康和社会发展的重大公共卫生问题之一。针对肿瘤的治疗,外科手术切除仍是最普遍、最理想的策略。目前,外科医师在术中主要通过肉眼观察、超声等方法确定肿瘤边界、残余病灶以及微小转移病灶,然而,这些方式存在手术切缘肿瘤易残留、难以实时发现微小转移灶等问题,导致肿瘤术后复发、转移率高,严重影响病人的预后和远期生存。荧光手术导航的快速发展为解决这一问题提供了新的技术支撑。本文聚焦于荧光手术导航用荧光探针,重点对荧光手术导航系统和各类有机、无机近红外二区荧光分子探针进行系统阐述,分析其临床转化与应用面临的瓶颈问题,探讨可能的解决思路,以期为国内外相关领域的研究提供思路与参考。

手术导航用荧光探针

荧光成像技术因具有操作简便、分辨率高、安全性好且可实时成像等优势,在术中导航中具有广阔的应用前景。虽然目前还没有靶向荧光探针在临床上得到批准,但已经有相当一部分荧光探针进入了临床试验阶段。最早进入临床试验的是一些偶联肿瘤靶向配体的荧光染料,例如近红外菁染料(IRDye800CW)标记的肿瘤特异抗体,叶酸标记的异硫氰酸荧光素(EC17)等。近来,结构更复杂的荧光探针如酶反应激活型探针和PET/荧光双模态探针也逐步进入临床试验。本文依据近年来手术导航用荧光探针的最新研究进展,分别就受体介导的靶向荧光探针、可激活型靶向荧光探针、近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光探针、多模态荧光探针和诊疗一体化探针进行了分类讨论,重点对正在进行临床研究及具有临床转化前景的荧光探针的分子设计原理进行了分析与总结,并对手术导航用荧光探针未来的发展进行了展望。

吲哚菁绿在乳腺癌肿瘤坏死模型中的光学成像研究

目的探讨吲哚菁绿(indo cyanine green,ICG)在小鼠乳腺癌肿瘤坏死模型光学成像中的可行性及其效果。方法腋下局部注射95%无水乙醇1μL造成小鼠局部组织坏死后,于尾静脉注射0.5 mg/kg ICG 100μL,通过荧光活体成像系统(in vivo imaging system,IVIS)观察注射ICG后2 h和24 h时ICG的体内分布情况,初步验证ICG的坏死亲和性。通过将人乳腺癌MDA-MB-231荧光素酶基因稳转株MDA-MB-231-Luc细胞接种于裸鼠右侧腋下构建乳腺癌荷瘤小鼠模型。通过尾静脉注射血管破坏性药物考布他汀A4磷酸脂(combretastatin A4 phosphate,CA4P)100 mg/kg 100μL 24 h构建乳腺癌肿瘤坏死模型。对肿瘤坏死小鼠于尾静脉注入0.5 mg/kg ICG 100μL,通过IVIS对荷瘤小鼠分别在注射ICG后2 h和24 h时进行自体荧光及近红外荧光成像,评估ICG在乳腺癌肿瘤坏死模型中的分布及光学成像效果。将小鼠分为对照组、ICG组和ICG+CA4P组,ICG+CA4P组为上述用于光学成像的肿瘤坏死小鼠,对照组与ICG+CA4P组同样建模但仅给予尾静脉注射生理盐水100μL而未注射ICG及CA4P,ICG组与ICG+CA4P组同样建模后仅于尾静脉注入0.5 mg/kg ICG 100μL而未给予CA4P。三组分别于给药后0、3、7和10 d测量肿瘤体积。结果在无水乙醇造成的局部坏死模型中,在尾静脉注射ICG后2 h时,IVIS下见ICG主要分布于肝脏及坏死区域。在24 h时,肝脏内的ICG逐渐代谢排出,而坏死组织处ICG在坏死亲和性的作用下,ICG聚集并潴留在坏死组织中,荧光成像结果中呈现出高信号。在CA4P造成的乳腺癌肿瘤坏死模型中,在注射ICG后24 h时,ICG在种植瘤及转移瘤区域潴留富集,自体荧光及近红外荧光成像结果高度重合。在ICG+CA4P组中,肿瘤的生长受到抑制,与对照组比较,在3、7和10 d时差异均具有统计学意义(均P<0.05),与ICG组比较在7和10 d时差异均具有统计学意义(均P<0.05)。结论ICG可在CA4P介导下的肿瘤坏死模型中高度聚集,可实现良好的光学成像效果,在肿瘤转移早期检测及手术导航中具有良好的应用前景。

吲哚菁绿用于外科术中神经显影的现状与展望

神经保护在外科手术中具有重要意义,与围手术期安全性及生理功能密切相关。以吲哚菁绿(ICG)为代表的近红外荧光示踪剂已广泛应用于临床。既往研究多围绕ICG的肿瘤成像与淋巴示踪功能,本文将回顾ICG在导航外科领域的应用历程,梳理ICG在术中神经显影与保护方面的临床证据,侧重于总结ICG神经显影的原理、给药方式及观察窗,展望ICG衍生类新型示踪剂、ICG近红外Ⅱ区(NIR-Ⅱ)成像等临床应用前景。