Micro-CT小鼠肿瘤成像技术在癌症治疗研究中的应用分享

 

肿瘤学研究是Micro-CT分子影像技术的应用热点之一。Micro-CT小鼠肿瘤成像可以帮助研究注射药物的造影性能。今天小编给大家分享4篇肿瘤治疗学领域的相关文章，并展示我司Micro-CT机器用于小鼠肿瘤成像在这些文章中的具体应用。

 

GSH-Depleted PtCu3 Nanocages for Chemodynamic-Enhanced Sonodynamic Cancer Therapy [1]

【ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS】（1区）【IF=16.836】

 

 

在基于活性氧的肿瘤治疗法（ROS）中，因为肿瘤内谷胱甘肽（GSH）的浓度过高，使基于通过消耗GSH的化学动力学疗法（CDT）的声动力学疗法（SDT）的治疗效果提升受限。

 

本文作者发现，PtCu3纳米笼可以充当另一种纳米酶，模仿谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px），其可以通过氧化分子来加速GSH耗竭，进一步削弱了通过GSH清除ROS的肿瘤细胞的能力。

 

通过体外和体内实验证明，PtCu3纳米笼可以降低GSH水平，进而使得基于CDT增强的SDT有更好的效果。

 

此外，利用近红外区域的高吸收且具有强大的X射线衰减能力，可以使用PtCu3纳米笼能够进行光声/计算机断层双模成像引导的联合肿瘤治疗。

 

在瘤内注射10mg/kg的PtCu3-PEG后对荷瘤小鼠进行体内CT成像。结果显示肿瘤的HU值在肿瘤部位明显增强，从原来的28增加到了96。

 

 

Codoping Enhanced Radioluminescence of Nanoscintillators for X‑ray-Activated Synergistic Cancer Therapy and Prognosis Using Metabolomics[2]

【ACS NANO】（1区）【IF =14.588 】

 

 

在使用放射和光动力疗法进行癌症治疗时，由于光穿透性差和在具有高放射毒性的软组织中放射线积累少，治疗效果不佳。因此迫切需要一个具有诊断辅助能力的放射和光动力协同治疗的多功能纳米平台。

 

本文作者通过在CeF3中参入Tb3+和Gd3+形成（CeF3：Gd3+,Tb3+）丰富了CeF3的闪烁性，然后用多孔二氧化硅包被CeF3并加入孟加拉玫瑰红染色剂（rose bengal）最终形成多功能纳米CGTS-RB。制备的CGTS-RB随后用于计算机断层扫描成像(CT)和磁共振成像(MRI)引导下的使用低剂量一次性x射线放射治疗（RT）和光动力治疗（XPDT）的协同治疗中(RT+XPDT)。

    结果证明RT与XPDT协同治疗可以使得肿瘤消退。同时作者认为共参杂技术将作为一种有效且可扩展技术，可以提高材料的光学收率和丰富材料功能性，有助于更好的诊断和预测临床疾病。

 

文章中为了评估CGTS-RB NPs作为CT造影剂的能力，对小鼠进行瘤内注射观察，注射剂量为（2mg/mL,25μL）。扫描结果表明，与注射前无信号相比，注射之后的肿瘤清晰可见（HU值为127）。因此单独的CGTS-RB NP可以作为高效的CT造影剂。

 

 

Iodine-Rich Semiconducting Polymer Nanoparticles for  CT/Fluorescence Dual-Modal Imaging-Guided Enhanced  Photodynamic Therapy[3]

【Nano Micro SMALL】（1区）

【IF=11.459】

 

 

在肿瘤的光动力疗法（PDT）中，某些肿瘤部位因为缺氧明显使得单线态氧（1O2）的产生减少，从而治疗效果降低。

 

目前大多数提高PDT功效的方法依赖于设计复杂的纳米系统，但是这种方法合成程序繁琐。

 

本文作者利用碘诱导的分子间重原子效应来提高1O2的生成量，制备用于增强PDT的富碘半导体聚合物纳米颗粒（SPN-I）。该纳米粒子由用作光敏剂和荧光信号源的近红外（NIR）吸收性半导体聚合物（PCPDTBT）和用作1O2生成增强剂的碘接枝两亲二嵌段共聚物（PEG-PHEMA-l）组成。SPN-l和另外一种由PEG-b-PPG-b-PEG和PCPDTBT（SPN-P）组成的SPN相比，前者1O2产量是后者的1.5倍。

 

由于PEG-PHEMA-l中碘的密度极高，SPN-l具有较高的X射线衰减系数，使得SPN-l可以结合计算机断层扫描（CT）和荧光双峰成像。因此，作者设计了一个简单的纳米热力学平台，该平台由两个组件组成，用于有效的CT /荧光双峰成像引导的增强PDT。

 

在静脉注射200ug/mL的SPN-1共200uL后，第0，4，6，24个小时的CT扫描图像。在全身性使用SPN-1之前，只能观察到小鼠的骨骼结构。但从第4个小时开始，肿瘤组织的HU值开始上升并在CT上可以被观察到。

 

 

PEGylated hollow gold nanoparticles for combined X-ray radiation and photothermal therapy in vitro and enhanced CT imaging in vivo[4]

【Nanomedicine】（2区）【IF=5.182】

 

具有球形空腔的中空金纳米颗粒（HGNP）因为具有极高的X射线吸收能力和光热转换能力被广泛用于癌症治疗剂。

 

作者设计了一个聚乙二醇化空心金纳米粒子（mPEG@HGNPs）。该粒子可以在体外结合X射线辐射和光热疗法。在体内可以在乳腺肿瘤模型中实现计算机断层扫描（CT）成像增强。    

 

体外研究结果表明，mPEG@HGNPs在X射线和808 nm近红外激光联合照射下可以达到协同抗肿瘤作用。此外，mPEG @ HGNPs在异种移植和原位乳腺肿瘤模型中均表现出良好的肿瘤靶向作用，并且在CT扫描结果中增强对比度。

 

这些结果表明，mPEG@HGNPs可以作为多功能纳米复合材料用于癌症联合治疗。

 

下图为静脉注射碘海醇，HGNP或mPEG@HGNP后0小时，2小时，4小时和12小时时，异种移植荷瘤小鼠的体内CT成像（上图为二维图像，下图为三维图像 ）在注射后的不同时间点以0.6 nmol / g（[Au或I]）的相同剂量给药（红色星号表示肝脏，红色圆圈表示肿瘤部位）。

 

 

下图为静脉注射碘海醇，HGNPs或mPEG@HGNPs后0h，2h，4h和12h对原位荷瘤小鼠的体内CT成像（上图为二维图像，下图为三维图像 ），在注射后的不同时间点使用相同剂量的0.6 nmol / g（[Au或I]）（白色箭头表示膀胱，红色圆圈表示肿瘤部位）。

 

 

[1] Zhong X, Wang X, Cheng L, et al. GSH‐Depleted PtCu3 Nanocages for Chemodynamic‐Enhanced Sonodynamic Cancer Therapy[J]. Advanced Functional Materials, 2020, 30(4): 1907954.

[2] Ahmad F, Wang X, Jiang Z, et al. Codoping enhanced radioluminescence of nanoscintillators for x-ray-activated synergistic cancer therapy and prognosis using metabolomics[J]. ACS nano, 2019, 13(9): 10419-10433.

[3] Zhou W, Chen Y, Zhang Y, et al. Iodine‐Rich Semiconducting Polymer Nanoparticles for CT/Fluorescence Dual‐Modal Imaging‐Guided Enhanced Photodynamic Therapy[J]. Small, 2020, 16(5): 1905641.

[4] Wang R, Deng J, He D, et al. PEGylated hollow gold nanoparticles for combined X-ray radiation and photothermal therapy in vitro and enhanced CT imaging in vivo[J]. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 2019, 16: 195-205.