硫化銅微粒在消化道腫瘤光熱治療中的應(yīng)用研究.pdf

1、目的：
　　消化道腫瘤呈全球高發(fā)趨勢，威脅人類的健康，造成巨大的社會醫(yī)療經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前，早診早治是防治消化道腫瘤的有效方式，結(jié)合快速發(fā)展納米探針與分子影像技術(shù)實現(xiàn)腫瘤診療一體化，是提高腫瘤檢出率、提高治療效果的有效方法。近年來，光熱治療（Photothermal therapy, PTT）已成為一種腫瘤診療一體化新模式，展現(xiàn)了巨大的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)和臨床應(yīng)用潛力。近期研究表明硫化銅具有高效的光熱轉(zhuǎn)化效能，同時具有高信噪比的光聲成像對比度，

2、是一種可以實現(xiàn)光聲成像-光熱治療的診療一體化介質(zhì)。本研究通過離體測定亞微米級硫化銅理化性質(zhì)、980nm近紅外激光照射CuS顆粒光熱轉(zhuǎn)化效率評估亞微米級硫化銅光熱效應(yīng)，通過細(xì)胞水平和活體動物水平實驗分析硫化銅光熱治療效果、生物毒性和安全性，為硫化銅的臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用探尋新的方向與應(yīng)用模式，為腫瘤診療一體化探索新的技術(shù)。
　　方法：
　　利用四種不同粒徑范圍的亞微米級硫化銅粉末進(jìn)行實驗探究。這四種亞微米級CuS粒徑范圍分別約為80-

3、100nm，100-200nm，200-400nm，300-600nm。實驗內(nèi)容包括亞微米級硫化銅的性質(zhì)測定、體外細(xì)胞實驗以及小動物活體實驗三個部分。
　　1、電鏡觀察CuS粒徑范圍，測定不同粒徑CuS光熱轉(zhuǎn)換性質(zhì)，觀察濃度梯度以及激光照射時間對光熱轉(zhuǎn)換溫度的影響；測定CuS微粒光熱穩(wěn)定性，觀察多次照射后光熱轉(zhuǎn)換效率變化情況。
　　2、顯微鏡體外觀察將CuS亞微米顆粒與結(jié)腸癌細(xì)胞孵育后對活細(xì)胞生長的影響，利用CCK-8法觀察

4、四種粒徑、不同濃度的CuS溶液對結(jié)腸癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性。用980nm近紅外激光照射含不同濃度CuS顆粒的細(xì)胞培養(yǎng)基10min，觀察培養(yǎng)基溫度與CuS濃度梯度、照射時間的關(guān)系。利用Annexin V-FITC/PI對近紅外激光照射前后的細(xì)胞凋亡情況進(jìn)行分析，研究CuS光熱效應(yīng)對的殺傷作用。
　　3、利用GFP-Luc SW480結(jié)腸癌細(xì)胞株制備裸鼠皮下移植瘤，腫瘤長至7mm左右時進(jìn)行小動物活體實驗，通過小動物活體成像、病理切片等方法觀

5、察瘤體注射CuS顆粒后經(jīng)980nm近紅外激光照射對腫瘤組織的殺滅、消融作用。利用ICP-OES觀察小鼠胃腸道對亞微米級CuS顆粒的吸收情況，并對小鼠胃腸道進(jìn)行病理檢測觀察亞微米級CuS顆粒對小鼠胃腸道的毒性作用。
　　結(jié)果：
　　1、980nm近紅外激光以0.6W/cm2的功率照射四種不同粒徑范圍的CuS顆粒溶液，溶液溫度隨著照射時間增加而增高、隨著CuS濃度的增加而增高，但粒徑與溫度變化沒有明顯的相關(guān)性。
　　2、光

6、熱穩(wěn)定性實驗表明反復(fù)5次照射后所測CuS溶液升溫程度、升溫速度一致，說明亞微米CuS顆粒具有良好的光熱穩(wěn)定性。
　　3、結(jié)腸癌細(xì)胞培養(yǎng)基中置入各樣本CuS，并經(jīng)980nm近紅外激光照射10min，測溫儀所測得的溫度同樣也會隨著CuS液體濃度的增加而升高，但溫度升高到一定程度后不會繼續(xù)上升。
　　4、CCK-8觀察不同濃度CuS溶液對結(jié)腸癌細(xì)胞生長情況影響時發(fā)現(xiàn)，濃度<200ug/ml時，各樣本組的細(xì)胞活性率均在80％以上；當(dāng)

7、濃度為400ug/ml時，四種粒徑硫化銅對HCT116的生長開始產(chǎn)生影響，80-100nmCuS組，100-200nmCuS組，200-400nmCuS組以及300-600nmCuS組的細(xì)胞活性率依次為：70.2±1.3%，61.3±2.3%，57.9±2.01%，56.2±2.3%；當(dāng)濃度達(dá)800ug/ml時，細(xì)胞活性下降至40%以下，80-100nmCuS組，100-200nmCuS組，200-400nmCuS組以及300-600n

8、mCuS組的細(xì)胞活性率依次為：38.9±8.75%、25.7±2.8%,、26.8±5.6%、56.2±3.9%。
　　5、利用Annexin V-FITC/PI檢測近紅外激光照射前后細(xì)胞凋亡情況發(fā)現(xiàn)， CuS+HCT116+激光組與HCT116組、CuS+HCT116組以及HCT116+激光組相比，表現(xiàn)出顯著的腫瘤激光熱殺傷效應(yīng)（P<0.05）。
　　6、小動物活體熒光成像顯示，瘤體注射CuS顆粒后經(jīng)980nm激光照射后移

9、植瘤處熒光信號消失，證明對腫瘤有顯著的殺滅消融效果，而空白對照組和蒸餾水瘤體注射對照組移植瘤處均可見熒光信號。
　　7、ICP-OES檢測Cu2+分布結(jié)果顯示：糞液、胃組織、小腸組織和結(jié)腸組織中Cu2+含量分別占CuS灌胃量的57%、3%、15%和8%，證明亞微米級CuS顆粒通過灌胃方式進(jìn)入胃腸道，大部分可通過糞便形式排泄出來。胃腸道組織病理檢測證明未見明顯的急性炎癥毒性反應(yīng)。
　　結(jié)論：
　　1、 CuS微粒具有良好

10、的光熱轉(zhuǎn)化效率、光熱穩(wěn)定性，具有良好的光熱治療應(yīng)用價值；
　　2、經(jīng)980nm近紅外激光照射不同粒徑、不同濃度硫化銅溶液后，其溫度的變化與濃度和時間有關(guān)、與微粒粒徑無關(guān)，升溫均可達(dá)到42℃以上且溫度升高速度平穩(wěn)、變化幅度小，證明具有安全可靠的臨床應(yīng)用潛力。
　　3、低濃度硫化銅微粒無顯著細(xì)胞毒性，經(jīng)近紅外照射后產(chǎn)生光熱效應(yīng)可以顯著殺滅腫瘤細(xì)胞，小動物活體實驗證實對腫瘤組織有良好的消融效果，證明CuS具有很好的光熱治療效果。<