Adv. Mater. DNA纳米结构-金纳米棒杂化用来增强体内光声成像和光热治疗效果

【引言】

早期诊断、精确确定癌症所处阶段以及为手术提供成像引导是目前临床中提高病人存活率和治疗效果的重要措施，但是目前所使用的成像技术不能全部满足这些要求。

光声成像（OAI）是一种相对来说比较新的分子成像技术，它的组织穿透力强、空间分辨率高。金纳米颗粒（AuNPs）由于具有很好的生物相容性和独特的光吸收特性，是理想的OAI造影剂，同时它具有光热效应，能够进行光热治疗（PT）癌症，使得AuNPs成为集诊断和治疗于一体的多功能平台。但是AuNPs的靶向能力不高，如何对AuNPs进行改性以优化它的OAI-PT性能是目前纳米技术的一大挑战。

DNA折纸可以作为模板来组织其它纳米颗粒，如金纳米颗粒、蛋白质、量子点，已经被证明可以帮助细胞成像、靶向药物运输和控制药物释放，其中三角形状的DNA折纸具有最优的肿瘤被动靶向和富集功能。

【成果简介】

最近中国科学院自动化所田捷研究员、国家纳米科学中心丁宝全研究员和亥姆霍兹慕尼黑中心和慕尼黑工业大学Vasilis Ntziachristos（共同通讯作者）等人将AuNRs（金纳米棒）和DNA折纸组合制备了三角形DNA折纸-AuNRs纳米平台（D-AuNRs），D-AuNRs具有DNA折纸和AuNRs的优点，是很好的OAI造影剂和光热治疗剂，同时具有很好的靶向功能，能提高成像的质量和减少所需的剂量，从而有效抑制肿瘤再生和延长带肿瘤小鼠的寿命。

【图文导读】

图1 DNA折纸-金纳米棒杂化（D-AuNR）纳米探针系统

M13mp18染色体组DNA链通过自组装形成三角形状的纳米结构（带有捕捉链）与表面带有单链DNA（与捕捉链互补）的金纳米棒通过自组装形成D-AuNRs，通过尾部将D-AuNRs注射到带有人类肿瘤的小鼠，然后进行光声成像和光热治疗。

图2 D-AuNRs在体内进行光声成像

（A）注射D-AuNRs前小鼠体内的金分布（a,c）以及相应的氧饱和图（b,d）;

（B）AuNRs（对照组）和D-AuNRs在注射不同时间后的分布（用710nm激光照射进行光声成像）；

（C）注射24小时后分别对AuNRs和D-AuNRs的光声成像图进行三维影像重构；

（D）注射AuNRs和D-AuNRs不同时间后肿瘤和周围组织的衬度比。

图3 暗场以及D–AuNR的 ICP-MS图（电感耦合等离子体质谱）

（A）对照组、AuNR、D-AuNR的暗场图（小点为金纳米颗粒的信号）；

（B） ICP-MS探测到的金含量。

图4 用AuNR和D-AuNP进行光热治疗的效果

（A）分别注射DNA折纸、AuNP、D-AuNP以及用激光（808 nm, 1.5 W cm−2, 3 min）照射后 4T1-fLuc肿瘤细胞的存活率；

（B）用近红外光（808 nm, 1.5 W cm−2）照射10分钟后，注射不同药剂的红外热像图；

（C）注射PBS、AuNP、D-AuNP的带肿瘤的小鼠经近红外光照射10分钟后，不同时间的生物荧光图，pre表示注射前，D0、D4、D7、D10、D17分别表示注射0、4、7、10、17天后；

（D）注射PBS、AuNP、D-AuNP不同时间后小鼠的存活率。

文献连接：DNA-Nanostructure–Gold-Nanorod Hybrids for Enhanced In Vivo Optoacoustic Imaging and Photothermal Therapy（Adv. Mater.，2016，DOI:10.1002/adma.201601710）

本文由材料人生物材料小组陈昭铭供稿，材料牛编辑整理。

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