华人团队开发pH响应荧光喷雾,可引导术中微小肿瘤完全切除

2021-10-21 09:56:23 生辉

外科肿瘤切除术是实体瘤治疗的关键步骤。

手术过程中,外科医生大多是在没有任何辅助的情况下,在无影灯下通过视觉检查和触诊来识别癌变组织,因此结果在很大程度上取决于外科医生的经验,这不可避免地会导致无法完全切除癌症组织、引发癌症复发。

近日,威尔康奈尔医学院的 Ching-Hsuan Tung 教授带领团队发表了一篇论文,主要介绍了其团队开发出的一种荧光探针,当喷洒在手术部位时,可以快速帮助医生观察病变组织,因此可以在手术过程中轻松识别和切除肿瘤。

(来源:ACS Publications 官网)

荧光引导手术是一种新兴技术,该方法依赖于靶向癌组织并提高其可见性的荧光探针。但之前的方法,其中一些化合物必须在手术前数小时或数天服用 —— 有时需要长时间住院 —— 而且它们可能不会显示微小的残留肿瘤。

此外,如果是注射这些化合物,可能需要很大剂量,或者如果将它们喷洒于肿瘤部位,则需要洗涤以去除多余的染料。

该研究团队将他们设计的一种化合物的 pH 敏感氨基与花青荧光团连接起来,得到试验所用化合物,即 CypH-11, pKa6.0。该化合物在健康组织中性 pH 值下几乎不发出荧光,但在肿瘤的酸性环境中发出明亮的荧光。

起初,它仅在注射时起作用,但在作为喷雾使用时不会产生信号,因此该团队用异丙基取代了它的一些甲基。这使得新化合物对酸性肿瘤环境更敏感。

(来源:相关论文)

局部喷洒后,CypH-11 被迅速吸收,并在几分钟内勾勒出小鼠的肿瘤边缘,无需清洗。在 1 分钟和 10 分钟时,信噪比分别为 1.3 和 1.5。该对比度值足以用于外科手术的引导。当注射到小鼠的腹部时,它可以在 1 小时内照亮直径小至 1 毫米的卵巢肿瘤。

这种快速作用的 CypH-11 喷雾剂可能是一种方便有效的荧光引导手术工具,可实时识别微小的癌性病变,以进行最佳切除,而不会产生全身毒性。

无独有偶,日前,南开大学研究团队开发出一款 azab5 探针,可用于肿瘤的快速诊断和局部喷雾后的实时手术显示,其 t/n(tumour-to-normal) 比值高达 2.8。此研究结果于 9 月 6 日发表在 Chemical Communications 上。

先前该团队已经开发出了一系列 pH 激活的 NIR-BODIPY 探针,其波长为 670nm,发射的 pH 峰值为 4.5,远低于肿瘤微环境 pH 值,因此不适用于喷雾成像。为了进一步提高 pKa 和波长,研究团队选择了 aza-Bodipy 作为荧光团构建 pH 可激活的探针,因为它具有相对较长的近红外发射、高的量子产率、高的光稳定性和生物可比性。

每个探针分别由一个 aza-Bodipy 作为荧光团、一个取代苯酚部分和一个聚乙二醇 (PEG) 尾部组成,可以达到 700 nm 以上的近红外发射、调节 pKa 和增加水溶性。在肿瘤的酸性 PH 值下,因为质子化的酚基转移,这些探针将展现出强烈的近红外荧光。

也许在不久的将来,可将用于图像引导手术的 PH 激活的近红外荧光探针,直接喷洒在怀疑可能存在肿瘤的组织表面 ,这将大大提高肿瘤的完全切除率。

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