本文要點(diǎn)：亞細(xì)胞靶向治療近年已成為癌癥治療的重要策略,，而線粒體被認(rèn)為是癌癥治療的潛在靶點(diǎn),。同時(shí)硫化銀量子點(diǎn)（Ag2S QDs）在近紅外熒光與光聲成像及光熱治療領(lǐng)域展現(xiàn)出良好性能。因此,，開(kāi)發(fā)具有線粒體靶向能力的Ag2S QDs具有重要意義,。利用硫辛酸（一種參與細(xì)胞呼吸的酶促底物）作為配體和線粒體靶向分子的特性，本研究開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)易合成水相Ag2S QDs方法,。該量子點(diǎn)具有優(yōu)異水溶性和生物相容性,，可一步制備并作為線粒體靶向診療一體化材料。通過(guò)吸附阿霉素（DOX）,，研究者成功構(gòu)建了名為Ag2S-DOX的多功能納米探針,。體外與體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,，Ag2S-DOX適用于熒光與光聲雙模成像，并實(shí)現(xiàn)線粒體靶向化療-光熱協(xié)同治療,，為腫瘤治療提供了創(chuàng)新方案,。

活體成像設(shè)備

本研究通過(guò)多種實(shí)驗(yàn)手段驗(yàn)證了一步法制備Ag2S QDs在水溶性、穩(wěn)定性和粒徑均一性方面的可靠性,。透射電子顯微鏡（TEM）結(jié)果顯示合成的Ag2S QDs具有良好分散性和均一性（圖1A）,，其平均粒徑約為5.85 nm。高分辨TEM圖像顯示約0.283 nm的晶格間距（圖1B）,，證實(shí)所制備QDs為Ag2S納米晶體,。元素分布圖譜顯示納米探針中存在Ag和S元素（圖1C-F），進(jìn)一步佐證Ag2S QDs的成功合成,。C的1s譜圖在284.4、285和288.5 eV處顯示特征峰,，分別對(duì)應(yīng)C-C單鍵,、C=C雙鍵及C-S鍵（圖1G）。Ag 3d能譜呈現(xiàn)367.8 eV（3d5/2）和373.8 eV（3d3/2）兩個(gè)特征峰（圖1H）,，而S的2p譜圖在161,、161.9、162.8和163.3 eV處的四個(gè)峰與文獻(xiàn)報(bào)道一致（圖1I）,，確認(rèn)Ag為+1價(jià)態(tài),、S為-2價(jià)態(tài)，表明游離硫辛酸（LA）修飾的Ag2S QDs成功制備,。該Ag2S QDs在近紅外區(qū)域具有顯著吸收,，并于808 nm近紅外光激發(fā)下在1120 nm處產(chǎn)生強(qiáng)烈熒光發(fā)射峰（圖1J），充分展現(xiàn)其在深層組織成像中的應(yīng)用潛力,。

圖1. Ag2S QDs的表征

Ag2S QDs紅外譜圖中2930 cm?1處的羧酸特征峰,，證實(shí)LA已成功修飾于QDs表面（圖1K）。Ag2S QDs的水合直徑分布在9-16 nm范圍內(nèi)（圖1L）,，表面電荷為-43.67±0.46 mV,，且循環(huán)過(guò)程中保持穩(wěn)定（圖1M）。在25℃條件下儲(chǔ)存30天后,，其粒徑與Zeta電位仍保持穩(wěn)定,，表明QDs具有優(yōu)異穩(wěn)定性（圖1N）。實(shí)驗(yàn)表明,，熒光與光聲強(qiáng)度隨QDs濃度增加而增強(qiáng),，證實(shí)納米探針具備良好成像性能（圖1O,P）。熒光與光聲信號(hào)強(qiáng)度均與濃度呈正相關(guān),。

圖2. Ag2S QDs的光熱性能表征

光熱性能測(cè)試中,，當(dāng)Ag2S QDs濃度為1 mg/mL時(shí)，在1.5 W/cm2激光照射5分鐘后溫度升至61.4℃。相同濃度下,，功率密度越高,，QDs升溫越顯著（圖2A,B）；而相同功率密度下,，溫度升幅隨QDs濃度增加而增大（圖2C,D）,。多次激光循環(huán)照射實(shí)驗(yàn)表明Ag2S QDs具有優(yōu)異光熱穩(wěn)定性（圖2E）。經(jīng)計(jì)算光熱轉(zhuǎn)換效率達(dá)48.94%,。實(shí)驗(yàn)證實(shí)所制備的Ag2S QDs具備優(yōu)異光熱性能,，可應(yīng)用于腫瘤光熱治療。

圖3. 1 mg Ag2S量子點(diǎn)對(duì)不同質(zhì)量DOX的載藥效率和包封率,，n=3

材料往往處于較低能量狀態(tài),。表面能越高，這種趨勢(shì)越強(qiáng),。該趨勢(shì)使得Ag2S量子點(diǎn)具有強(qiáng)吸附能力,。利用Ag2S量子點(diǎn)的高比表面積吸附阿霉素（DOX），形成載藥納米探針（Ag2S-DOX）,。將不同質(zhì)量的DOX與1 mg Ag2S量子點(diǎn)加入1 mL PBS溶液中發(fā)現(xiàn),，載藥量隨DOX質(zhì)量增加逐漸升高，而包封效率逐漸降低（圖3A）,。Ag2S-DOX的熒光光譜中出現(xiàn)DOX的特征發(fā)射峰,，證明DOX已成功負(fù)載于Ag2S量子點(diǎn)（圖3B）。定量實(shí)驗(yàn)可為DOX釋放的可控性提供更具說(shuō)服力的研究結(jié)果,。當(dāng)pH=5.4時(shí),，72小時(shí)內(nèi)的DOX釋放效率達(dá)59.03%±1.70%，而pH=7.4條件下僅為12.16%±2.08%（圖3E）,。激光照射使DOX釋放速率顯著提升,，未輻照時(shí)釋放進(jìn)程則趨于平緩，經(jīng)五次輻照后DOX累計(jì)釋放率達(dá)52.21%±0.77%（圖3F）,。

圖4. Ag2S QDs體外實(shí)驗(yàn)

納米探針的低毒性及良好生物安全性對(duì)其臨床應(yīng)用至關(guān)重要,。采用CCK-8試劑盒檢測(cè)不同濃度納米探針（0、15.6,、31.3,、62.5、125,、250,、500 μg/mL）對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的影響。當(dāng)探針濃度達(dá)500 μg/mL時(shí),，各組細(xì)胞存活率仍高于85%（圖4A）,，表明Ag2S量子點(diǎn)具有低細(xì)胞毒性及良好生物相容性,。為評(píng)估納米探針在血液中的安全性，開(kāi)展溶血實(shí)驗(yàn),。400 μg/mL Ag2S量子點(diǎn)與紅細(xì)胞共孵育8小時(shí)后,，溶血率仍低于3%（圖4B），表明其適用于體內(nèi)應(yīng)用,。通過(guò)檢測(cè)細(xì)胞中近紅外熒光（NIR FI）及光聲成像（PAI）能力,，證實(shí)Ag2S量子點(diǎn)為優(yōu)異的造影劑。隨著孵育時(shí)間延長(zhǎng),，細(xì)胞內(nèi)Ag2S量子點(diǎn)數(shù)量顯著增加,，NIR熒光及光聲信號(hào)逐漸增強(qiáng)（圖4C、4D）,，表明其可被細(xì)胞攝取并通過(guò)熒光/光聲成像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),。采用Calcein AM/PI雙染法可視化觀察Ag2S量子點(diǎn)的光熱治療效果。未加載納米探針的激光輻照細(xì)胞呈現(xiàn)綠色熒光,，表明細(xì)胞活性良好,；而加載探針并進(jìn)行808 nm激光（1.5 W/cm2）輻照10分鐘后，紅色PI染色細(xì)胞數(shù)量隨孵育時(shí)間增加顯著上升（圖4E）,，與光聲成像結(jié)果一致,，證明光熱治療效果與量子點(diǎn)吞噬量正相關(guān),。為避免熱耐受并增強(qiáng)療效,，聯(lián)合DOX的光熱-化療可更消除腫瘤。細(xì)胞死亡率隨探針濃度增加呈梯度上升（圖4F）,，驗(yàn)證協(xié)同治療優(yōu)勢(shì),。激光輻照后，隨孵育時(shí)間延長(zhǎng),，DOX逐漸釋放至細(xì)胞核（圖4G）,。結(jié)合圖3B不同探針熒光特征，推測(cè)圖4G中紅色熒光較弱是由于未釋放的DOX仍被Ag2S猝滅,，僅釋放部分可顯現(xiàn)熒光,，驗(yàn)證近紅外激光可精準(zhǔn)調(diào)控細(xì)胞內(nèi)DOX釋放。

圖5. Ag2S QDs細(xì)胞實(shí)驗(yàn)

通過(guò)激光共聚焦掃描顯微鏡成像實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證LA的靶向能力（圖5A）,。鑒于Ag2S量子點(diǎn)無(wú)法觀測(cè)熒光,，實(shí)驗(yàn)采用FITC替代表征。FITC-Mal經(jīng)LA修飾后獲得線粒體靶向能力,，結(jié)果顯示無(wú)靶向能力的游離FITC-Mal在細(xì)胞中僅呈現(xiàn)微弱綠色熒光,，而具有線粒體靶向能力的FITC-LA可進(jìn)入細(xì)胞，其綠色熒光與線粒體特異性染料的紅色熒光幾乎重疊（合并后呈黃色）,，證實(shí)LA具有優(yōu)異的線粒體靶向能力,。通過(guò)透射電鏡觀察細(xì)胞超薄切片可清晰看到Ag2S量子點(diǎn)在線粒體中特異性富集（圖5B）,，紅色方框區(qū)域?yàn)榫€粒體嵴結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步佐證其靶向能力,。圖5C,、D分別為不同處理后不同細(xì)胞的存活率。結(jié)果顯示光熱治療聯(lián)合DOX給藥組的細(xì)胞存活率低,，證明聯(lián)合治療的高效性,。

圖6. Ag2S QDs體內(nèi)成像實(shí)驗(yàn)

當(dāng)腫瘤體積達(dá)80 mm3時(shí)啟動(dòng)體內(nèi)成像及治療實(shí)驗(yàn)。通過(guò)尾靜脈注射納米探針后,，采用光聲成像（PAI）與熒光成像（FI）系統(tǒng)對(duì)小鼠進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估,。體內(nèi)治療實(shí)驗(yàn)的成像結(jié)果顯示，Ag2S量子點(diǎn)在腫瘤部位富集水平于注射后約12小時(shí)達(dá)到峰值,，故選擇此時(shí)段開(kāi)展治療并觀察不同處理組小鼠的腫瘤體積,、體重及相關(guān)體征變化（圖6A）。實(shí)驗(yàn)證實(shí),，隨時(shí)間推移納米探針在腫瘤部位持續(xù)富集,，12小時(shí)PA與FI信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最大值（圖6B、6C）,，凸顯Ag2S量子點(diǎn)優(yōu)異的成像性能,。值得注意的是，24小時(shí)后大部分探針已代謝清除,，印證其安全性?xún)?yōu)勢(shì),。通過(guò)尾靜脈向荷瘤BALB/c裸鼠注射不同探針，并依據(jù)PAI/FI結(jié)果于12小時(shí)后實(shí)施治療,。熱成像顯示,，Ag2S量子點(diǎn)組與Ag2S-DOX組腫瘤溫度顯著高于PBS組及DOX組，證實(shí)Ag2S量子點(diǎn)具備優(yōu)良光熱性能（圖6D）,。隔日記錄的腫瘤體積顯示：PBS組腫瘤增殖最快,，Ag2S量子點(diǎn)組無(wú)明顯抑制作用，而DOX組與Ag2S-DOX組可有效延緩腫瘤生長(zhǎng),，其中Ag2S-DOX+激光組抑制效果最為顯著,。結(jié)合腫瘤抑制率與生存率分析，光熱-化療聯(lián)合策略展現(xiàn)出更優(yōu)療效,。然而,，Ag2S量子點(diǎn)+激光組與Ag2S-DOX+激光組仍存在腫瘤復(fù)發(fā)（治療14天后復(fù)發(fā)率分別為50%與25%），進(jìn)一步佐證多模式聯(lián)合治療的必要性（圖6F）,。

各組小鼠體重在14天內(nèi)無(wú)顯著波動(dòng)（圖6G）,，提示其良好的生物安全性。通過(guò)ICP-MS分析Ag+含量發(fā)現(xiàn),，注射24小時(shí)后量子點(diǎn)于腫瘤部位富集量達(dá)峰值,，雖與成像峰值時(shí)間（12小時(shí)）存在差異,，但治療實(shí)驗(yàn)表明該富集量足以產(chǎn)生顯著療效。此外,，血液中量子點(diǎn)的半衰期僅為0.47小時(shí)（圖6I）,，表明其快速代謝特性可降低潛在副作用。綜合結(jié)果表明,，Ag2S量子點(diǎn)可通過(guò)增強(qiáng)滲透滯留效應(yīng)（EPR效應(yīng)）實(shí)現(xiàn)腫瘤精準(zhǔn)成像與治療,，同時(shí)兼具代謝優(yōu)勢(shì)。

本研究在注射后0,、0.25,、1、3和7天收集小鼠的心臟,、肝臟,、脾臟、肺和腎臟以計(jì)算器官系數(shù)（圖6J a–e）,。結(jié)果顯示,，實(shí)驗(yàn)組的器官系數(shù)與對(duì)照組相比無(wú)顯著變化，且均處于正常范圍內(nèi),。在注射納米探針后對(duì)小鼠進(jìn)行血常規(guī),、血液生化分析及主要器官組織學(xué)分析。結(jié)果顯示,，在注射6小時(shí)后出現(xiàn)變化,，但7天內(nèi)恢復(fù)正常（圖6J f–i）。為研究注射對(duì)小鼠肝腎功能的影響,，對(duì)丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）,、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）,、尿素氮（BUN）和堿性磷酸酶（ALP）進(jìn)行分析,。類(lèi)似地，所有四項(xiàng)指標(biāo)在注射后輕微波動(dòng),，但7天內(nèi)恢復(fù)至正常水平,，表明Ag2S量子點(diǎn)未對(duì)小鼠造成顯著損傷（圖6J j–m）。此外,，實(shí)驗(yàn)期間小鼠攝食正常,，總體體重未出現(xiàn)顯著變化（圖6J n, o）。上述結(jié)果均證實(shí)納米探針具有低毒性和良好的生物安全性,。器官的H&E染色結(jié)果顯示,，對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組在注射后0.25、1,、3和7天的心臟,、肝臟,、脾臟、肺,、腎臟和小腸結(jié)構(gòu)均無(wú)顯著變化（圖6K）,，表明Ag2S量子點(diǎn)對(duì)這些器官幾乎無(wú)毒性，進(jìn)一步支持其安全性,。

參考文獻(xiàn)

Xuan Y, Su Z, Guan M, et al. Lipoic Acid Capped Ag2S Quantum Dots for Mitochondria-Targeted NIR-II Fluorescence/Photoacoustic Imaging and Chemotherapy/Photothermal Treatment of Tumors[J]. ACS Applied Nano Materials, 2025, 8(8): 3737-3748.

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動(dòng)物活體熒光成像系統(tǒng) - MARS 

In Vivo Imaging System

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 恒光智影

上海恒光智影醫(yī)療科技有限公司,，被評(píng)為“國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)”，“上海市專(zhuān)精特新中小企業(yè)”,，榮獲“科技部重大儀器專(zhuān)項(xiàng)立項(xiàng)項(xiàng)目”,，上海市“科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”科學(xué)儀器領(lǐng)域立項(xiàng)單位。

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