本文要點：診斷較晚和早期淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是卵巢癌的高致死率的主要原因,，及時診斷卵巢癌并進行分期手術(shù)和治療可使患者的5年生存率超過90%,。卵巢位于盆腔深處,，具有復雜的解剖結(jié)構(gòu)和淋巴引流,，降低了近紅外一區(qū)熒光成像（NIR-I）的分辨率和靈敏度,。目前已報道的卵巢癌NIR-II成像研究側(cè)重于通過腹膜內(nèi)異種移植模型檢測晚期轉(zhuǎn)移,。然而,，考慮到早期癌癥檢測可顯著提高患者的生存率，因此定位早期原位卵巢腫瘤至關(guān)重要,。近紅外二區(qū)小動物活體熒光成像系統(tǒng) - MARS

研究內(nèi)容：在本研究中,，作者通過對DSPE-PEG（FDA批準的納米顆粒產(chǎn)品的成分之一）和苯并噻二唑（一種有機NIR-II染料）進行納米沉淀,，獲得了具有明亮的近紅外熒光的聚合物納米顆粒（NIR-II NPs）。為了模擬不同的臨床場景,，開發(fā)了早期原位腫瘤模型和晚期癌癥模型兩種模型,。通過NIR-II發(fā)射（約1060nm），NIR-II NPs實現(xiàn)了以高信噪比（13.4）對早期原位卵巢腫瘤的NIR-II熒光成像,。NIR-II NPs在系統(tǒng)性給藥后的約36小時內(nèi),，在患有晚期癌癥的小鼠中能夠?qū)崟r準確檢測原位腫瘤、腫瘤區(qū)域淋巴結(jié)和微?。?lt;1 mm）擴散性腹膜轉(zhuǎn)移（S/N比值均大于5）,。在NIR-II熒光成像引導下，作者在荷瘤小鼠中實現(xiàn)了準確的手術(shù)分期,，并完成了與臨床實踐相當?shù)哪[瘤切除,，這為轉(zhuǎn)化NIR-II熒光成像引導手術(shù)提供了臨床前數(shù)據(jù)。

圖1. NIR-II NPs的性質(zhì)和體外組織穿透分析（a）NIR-II NPs的合成示意圖（b）使用DLS和TEM,，NIR-II NPs表現(xiàn)出球形,，平均粒徑約80 nm（c）NIR-II NPs的紫外吸收光譜和熒光發(fā)射光譜（d）NIR-II NPs和ICG在連續(xù)激光照射下在水中的光穩(wěn)定性（e）用豬肉組織覆蓋后的NIR-II熒光成像（f）使用不同厚度的豬肉組織層的NIR-II NPs的信噪比。

NIR-II NPs在710 nm處有紫外吸收峰,，在約1060 nm（在NIR-II區(qū)域中）處有熒光發(fā)射峰,。NIR-II NPs的形狀接近球形，尺寸約80 nm,，其ζ-電位值為-32±0.26 mV,，表明表面帶負電，具有高穩(wěn)定性和高組織滲透性,。

圖2. NIR-II NPs在卵巢癌細胞和皮下腫瘤中熒光成像,。（a）與NIR-II NPs共培養(yǎng)后的癌細胞成像（b、c）注射NIR-II NPs后60小時內(nèi)皮下腫瘤的熒光成像及熒光強度變化（d,、e）探針注射60小時后,，荷瘤小鼠淋巴結(jié)的體內(nèi)成像及器官離體成像。

為了研究NIR-II NPs的生物成像能力,，通過IGROV-1和NIR-II NPs共培養(yǎng),，結(jié)果顯示NIR-II NPs可進入IGROV-1細胞。通過建立皮下腫瘤小鼠模型并注射探針,，結(jié)果表明在注射后3小時可檢測到熒光信號,，約36小時后信號達到max值。荷瘤小鼠淋巴結(jié)的體內(nèi)成像表明,，它們的頸部淋巴結(jié),、腋窩、骨盆和腹膜后淋巴結(jié)，顯示出強烈的熒光,。離體器官分布成像表明,，NIR-II NPs主要聚集在腫瘤、淋巴結(jié),、肝臟和脾臟中,。

圖3. 原位微腫瘤和淋巴結(jié)NIR-II熒光成像。（a）早期原位卵巢癌模型和NIR-II熒光成像示意圖（b,、c）原位卵巢腫瘤和腹膜后淋巴結(jié)及熒光引導的原位腫瘤切除術(shù)后的手術(shù)區(qū)域的光學圖像和相應的NIR-II熒光圖像（d）手術(shù)前對荷瘤小鼠的表層淋巴結(jié)和盆腔淋巴結(jié)進行成像,，然后進行熒光引導切除（e）淋巴結(jié)和生殖系統(tǒng)的離體NIR-II熒光成像（f）原位卵巢腫瘤和腹膜后淋巴結(jié)的組織病理切片。

NIR-II NPs能夠檢測到脂肪層包圍的原位腫瘤,，而不會檢測到正常卵巢,。并且準確地檢測到微原位卵巢腫瘤（約2毫米大小）,，殘留熒光可忽略不計,，表明該探針在早期檢測微小卵巢癌癥方面具有很高的潛力。NIR-II NPs在原位卵巢腫瘤的信噪比（S/N）為13.4,，在腫瘤區(qū)域淋巴結(jié)（盆腔和腹膜后淋巴結(jié)）的信噪比為9.1,。此外，冷凍切片熒光成像證實了腫瘤和淋巴結(jié)中存在NIR-II NPs,。

圖4. 晚期卵巢癌模型中原位和轉(zhuǎn)移腫瘤的NIR-II成像（a）晚期卵巢癌癥模型和NIR-II熒光成像的示意圖（b）光學圖像和相應的NIR-II熒光圖像（c）在NIR-II NPs熒光引導下切除腫瘤和病變淋巴結(jié)后的手術(shù)區(qū)域的光學圖像和相應的NIR-II熒光圖像,，術(shù)后未檢測到明顯的熒光信號（d）解剖的腸和腸系膜的HE染色切片（e）原位瘤和胰腺和子宮上的轉(zhuǎn)移瘤以及腫瘤區(qū)域淋巴結(jié)的HE染色切片。

為了研究NIR-II NPs在晚期卵巢癌小鼠模型中檢測原位卵巢腫瘤和腹膜轉(zhuǎn)移的能力,，及其在術(shù)中熒光指導切除小尺寸（小于1cm）殘余病變（R0）的能力,。通過建立一個晚期卵巢癌模型，發(fā)現(xiàn)NIR-II NPs可以清晰的顯示原位卵巢腫瘤,、腹膜轉(zhuǎn)移和區(qū)域淋巴結(jié)邊緣,，可以有效的進行NIR-II NPs引導的原位腫瘤和轉(zhuǎn)移的切除，手術(shù)后沒有總殘留,。此外,，原位腫瘤、轉(zhuǎn)移瘤和腫瘤區(qū)域淋巴結(jié)的信噪比分別為7.64,、7.19和8.58,。因此，NIR-II NPs可以在晚期卵巢癌癥動物模型中準確識別不同部位的腫瘤,，并定位手術(shù)期間需要探查和切除的腫瘤區(qū)域淋巴結(jié)。

圖5. 毒性分析（a）與NIR-II NPs共孵育后的細胞活力分析（b,、c）NIR-II NPs給藥組和對照組小鼠在第1,、7和28天的ALT和AST、BUN和CREA值（d）NIR-II NPs給藥組和對照組小鼠主要器官的HE染色切片。

由于生物安全性是生物醫(yī)學應用的先決條件,，因此對NIR-II NPs的體外和體內(nèi)毒性進行了分析,。在200 μg/mL?1的NIR-II NPs濃度下，細胞活力保持在80%以上,，表明NIR-II NPs相對無細胞毒性,。肝功能的指標（ALT、AST）以及腎功能的指標（BUN,、CREA）,，均在生理范圍內(nèi)。此外,，HE染色切片顯示,，給藥組和對照組沒有表現(xiàn)出顯著的形態(tài)學差異。因此,，NIR-II NPs在體外和體內(nèi)腫瘤成像應用中是安全的,。

總結(jié)與展望：在本研究中，作者合成了明亮的NIR-II NPs,，并在原位腫瘤模型中實現(xiàn)了早期微卵巢癌的高信噪比（13.4）成像,。這是關(guān)于NIR-II熒光成像在早期原位卵巢癌癥中的報道。在早期原位腫瘤模型和晚期癌癥模型中,，NIR-II NPs均能準確識別原位腫瘤,、腫瘤區(qū)域淋巴結(jié)和微小（<1mm）擴散性腹膜轉(zhuǎn)移（S/N比值均大于5）,。并且NIR-II NPs在手術(shù)中能夠?qū)崟r準確地檢測到不同位置的微小卵巢腫瘤和腫瘤區(qū)域淋巴結(jié),。作者表示接下來的研究將側(cè)重于優(yōu)化NIR-II NPs的特性和靶向設(shè)計，并驗證其在大動物卵巢癌模型中的成像能力,，促進NIR-II熒光成像的臨床轉(zhuǎn)化,。

參考文獻

Pu, T.; Liu, Y.; Pei, Y.; Peng, J.; Wang, Z.; Du, M.; Liu, Q.; Zhong, F.; Zhang, M.; Li, F.; Xu, C.; Zhang, X., NIR-II Fluorescence Imaging for the Detection and Resection of Cancerous Foci and Lymph Nodes in Early-Stage Orthotopic and Advanced-Stage Metastatic Ovarian Cancer Models. ACS Appl Mater Interfaces 2023.

?? ?? ??

近紅外二區(qū)小動物活體熒光成像系統(tǒng) - MARS 

NIR-II in vivo imaging system

高靈敏度 - 采用Princeton Instruments深制冷相機，活體穿透深度高于15mm

高分辨率 - 定制高分辨大光圈紅外鏡頭,，空間分辨率優(yōu)于3um

熒光壽命 - 分辨率優(yōu)于 5us

高速采集 - 速度優(yōu)于1000fps （幀每秒）

多模態(tài)系統(tǒng) - 可擴展X射線輻照,、熒光壽命、一區(qū)熒光成像,、原位成像光譜,，CT等

顯微鏡 - 近紅外二區(qū)高分辨顯微系統(tǒng)，兼容成像型光譜儀

?? ?? ??

 恒光智影

          上海恒光智影醫(yī)療科技有限公司,，被評為上海市“科技創(chuàng)新行動計劃"科學儀器領(lǐng)域立項單位,。

          恒光智影，致力于為生物醫(yī)學,、臨床前和臨床應用等相關(guān)領(lǐng)域的研究提供*的,、一體化的成像解決方案,。

          與基于可見光/近紅外一區(qū)的傳統(tǒng)熒光成像技術(shù)相比，我們的技術(shù)側(cè)重于近紅外二區(qū)范圍并整合CT, X-ray,，超聲,，光聲成像技術(shù)。

          可為腫瘤藥理,、神經(jīng)藥理,、心血管藥理、大分子藥代動力學等一系列學科的科研人員提供清晰的成像效果,，為用戶提供前沿的生物醫(yī)藥與科學儀器服務,。