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吲哚菁綠（ICG）在腫瘤成像診斷和光熱聯(lián)合治療領(lǐng)域的應(yīng)用

    吲哚菁綠（ICG）是一種生物相容性優(yōu)良的近紅外熒光染料，可應(yīng)用于腫瘤成像診斷和光熱聯(lián)合治療等多個(gè)領(lǐng)域。納米技術(shù)的快速發(fā)展為此提供了解決平臺。負(fù)載ICG的多功能納米材料在控釋藥物、提高藥物生物穩(wěn)定性、利用度和增強(qiáng)藥物輸送的靶向性等方面具有諸多優(yōu)勢，在腫瘤早期診療領(lǐng)域有較大的應(yīng)用前景。以下是對負(fù)載ICG納米材料性能與特點(diǎn)，及其在腫瘤的多模式成像診斷、聯(lián)合治療以及多模式成像指導(dǎo)下的聯(lián)合治療方面的研究進(jìn)展作一綜述，以期為進(jìn)一步研究提供參考。

    吲哚菁綠（ICG）是被美國藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)用于臨床的近紅外（NIR）熒光染料。因其光學(xué)特性和良好的生物相容性，被作為造影劑應(yīng)用于熒光成像和光聲成像。同時(shí)，ICG分子能夠強(qiáng)烈地吸收近紅外光，將之轉(zhuǎn)化為熱能和單線態(tài)氧，可作為有效的熱輔助治療手段]。近年來，納米技術(shù)的快速發(fā)展。納米材料通過增強(qiáng)滲透性和保留性（EPR）效果及延長血液循環(huán)時(shí)間，對腫瘤部位具有良好的被動(dòng)靶向能力，為有效抗擊癌癥提供了更多的機(jī)會。其中納米藥物載體為納米技術(shù)與藥劑學(xué)直接的產(chǎn)物，在控釋藥物、提高藥物生物穩(wěn)定性、利用度和引導(dǎo)多模態(tài)診療方法等領(lǐng)域具有諸多優(yōu)勢，為ICG分子的廣泛應(yīng)用提供平臺。

1 負(fù)載ICG納米材料的性能與特點(diǎn)

1.1 控釋藥物、增強(qiáng)藥物穩(wěn)定性和給藥靶向性

負(fù)載ICG納米材料在控釋藥物、增強(qiáng)藥物穩(wěn)定性、給藥靶向性和提高藥物利用度等方面有優(yōu)勢。Huang等報(bào)道了一種新型藥物遞送系統(tǒng)，由酪蛋白（CN）逐層包被氧化鐵納米粒子，并將阿霉素（DOX）和ICG分子摻入內(nèi)部聚合物層中，得到的納米藥物（CN-DOX/ICG-IO）可以在胃酸與胃蛋白酶的條件中穩(wěn)定存在。同時(shí)，CN外層在模擬腸環(huán)境中被腸蛋白酶逐漸降解時(shí)，裝載的藥物被釋放。這種藥物遞送系統(tǒng)能夠很好地控釋和緩釋藥物，具有運(yùn)輸穩(wěn)定性和給藥靶向性，為納米藥物載體的廣泛應(yīng)用打下基礎(chǔ)。環(huán)境響應(yīng)性納米藥物載體是研究中的一項(xiàng)熱點(diǎn)。Lajunen等用水性核心中含有ICG分子的脂質(zhì)體實(shí)現(xiàn)了光觸發(fā)藥物釋放。ICG分子在脂質(zhì)體中作為光觸發(fā)劑具有良好的組織滲透性和安全性，對小分子和大型分子藥物的光控藥物釋放和遞送提供了參考。Liu等研究的新型納米平臺（GNS@CaCO3/ICG），用碳酸鈣作為pH響應(yīng)劑實(shí)現(xiàn)局部腫瘤的觸發(fā)藥物釋放，在臨床抗腫瘤治療應(yīng)用中有很大的前景。Ferrauto等將ICG封裝在MCM-41介孔二氧化硅納米粒子孔內(nèi)（ICG-MSN），有效穩(wěn)定ICG分子并減少了細(xì)胞毒性和巨噬細(xì)胞的攝取，有利于長期光聲成像。由于熒光猝滅和包封染料的高光熱轉(zhuǎn)換，ICG-MSNs的光聲效應(yīng)與游離ICG分子相比，幾乎增加400%。

可見，負(fù)載ICG納米材料不僅能夠提高ICG分子的穩(wěn)定性，同時(shí)能夠調(diào)節(jié)其體內(nèi)循環(huán)和分布，提高ICG分子的診療效應(yīng)，使其在生物醫(yī)學(xué)、疾病診斷及治療方面的應(yīng)用愈漸廣泛。

1.2放大ICG的熒光成像效應(yīng)和光熱治療效果

負(fù)載ICG納米材料對ICG分子的成像及光熱治療效應(yīng)具有增強(qiáng)及放大作用。Jian等開發(fā)了封裝ICG的混合聚合物納米膠束（PNMS），其中PEI10k（10 kD）可以與ICG形成高度穩(wěn)定和致密的復(fù)合物（ICG/PEI10k），顯著促進(jìn)細(xì)胞對ICG的攝取，從而增強(qiáng)ICG的光熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)。Hill等展示了透明質(zhì)酸（HLA）衍生的一系列納米粒子包埋吲哚菁綠（NanoICG）。在移植MDA-MB-231腫瘤的異種鼠模體內(nèi)進(jìn)行手術(shù)，用NanoICG熒光圖像引導(dǎo)，觀察到腫瘤中的強(qiáng)熒光增強(qiáng)系統(tǒng)和全動(dòng)物成像系統(tǒng)，對比度明顯高于游離ICG。Hu等使用聚多巴胺（PDA）還原的氧化石墨烯（rGO）負(fù)載ICG合成一種新型的光學(xué)藥物納米劑（ICG-PDA-rGO）。rGO表面上的PDA層可以有效地吸收大量的ICG分子，猝滅ICG的熒光，并增強(qiáng)PDA-rGO在780 nm處的光學(xué)吸收，所獲得的ICG-PDA-rGO與純GO和PDA-rGO相比，表現(xiàn)出更強(qiáng)的光熱療法（PTT）和更高的光聲成像效應(yīng)。

1.3 引導(dǎo)成像和激活癌細(xì)胞療法

負(fù)載ICG納米材料可以引導(dǎo)多模式成像，并激活光熱聯(lián)合療法。磁性納米粒子負(fù)載ICG分子的新型多功能腫瘤靶向治療平臺是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)，與獨(dú)立ICG相比，不僅顯示出明顯改善的光穩(wěn)定性和光熱轉(zhuǎn)換效果，同時(shí)擁有優(yōu)異的磁性，可達(dá)到NIRF/MR雙模式成像和有效的體外和體內(nèi)PTT療效。Li等設(shè)計(jì)了一種新型綠色多功能活化納米平臺，由穩(wěn)定的碳球（CSs）作為核心，表面提供生物相容的PDA外殼、高熒光猝滅效率的ICG分子和用于靶向癌細(xì)胞的葉酸分子。在細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中激活的NIR熒光使CSs PDA-FA@ICG成為一個(gè)敏感的“OFF”到“ON”納米探針，可用于近紅外成像。與單獨(dú)的ICG相比，CS @PDA- FA@ICG在單一NIR激光照射下可以誘導(dǎo)協(xié)同光動(dòng)力療法（PDT）和PTT，為促進(jìn)癌癥的準(zhǔn)確診斷和增強(qiáng)治療效果提供了新的機(jī)會。

2 負(fù)載ICG納米材料在腫瘤診療中的研究現(xiàn)狀

負(fù)載ICG納米材料支持腫瘤的多模式成像和PTT、PDT、光化學(xué)聯(lián)合治療等，有效避免了診斷和治療過程中產(chǎn)生的時(shí)空差異性，提高成像診斷效率，增強(qiáng)治療效果的同時(shí)減少了藥物的毒副作用，提高了癌癥早期診斷和治療的效率。

2.1 多模式成像診斷——熒光成像、光聲成像與磁共振成像

傳統(tǒng)的成像方法在診斷小于10 mm和/或沒有典型的富血管特征肝癌方面遇到挑戰(zhàn)。新興的光聲成像技術(shù)具有深入滲透和高空間分辨率成像能力，可以為非侵入性肝癌提供更好的診斷功效。同時(shí)，近紅外熒光成像引導(dǎo)肝切除術(shù)被證明能夠在毫米級別識別結(jié)節(jié)。因此，有效的光聲和熒光雙模態(tài)成像探針可能有益于患者的早期診斷和微小結(jié)節(jié)的切除。這種新型的雙模態(tài)納米探針有望用于肝癌的早期診斷和治療，具有較大的臨床轉(zhuǎn)化前景。Huang等組建的鐵蛋白納米盒協(xié)同熒光和光聲成像也證明了這一點(diǎn)。

NIRF/MR雙模式成像在腫瘤的成像診斷方面也是一大助力。樹突狀細(xì)胞（DC）遷移到淋巴結(jié)是以DC為基礎(chǔ)的腫瘤免疫治療的一個(gè)關(guān)鍵組成部分。然而，DC對淋巴組織的歸巢率很低，從而阻礙DC介導(dǎo)抗原特異性T細(xì)胞的活化。Lei等使用一個(gè)熒光磁體納米粒子負(fù)載抗原肽，氧化鐵納米粒子和ICG并結(jié)合磁拉力系統(tǒng)，通過同時(shí)光學(xué)和磁共振多模式成像跟蹤DC遷移，提高其對淋巴組織的歸巢率，增強(qiáng)了腫瘤免疫治療。

2.2 聯(lián)合治療——光熱、光動(dòng)力與光化學(xué)治療

組合療法是目前腫瘤治療的一種趨勢，用不同的方法聯(lián)合治療腫瘤，可以有效改善效果并減少副作用。多功能納米藥物載體是組合療法的理想材料?；贗CG納米材料的聯(lián)合治療系統(tǒng)在腫瘤治療中是一個(gè)有前景的平臺。負(fù)載ICG分子的納米顆粒同時(shí)整合化療藥物DOX，在激光照射下，觸發(fā)DOX釋放，協(xié)同光化學(xué)治療，是目前廣泛研究的一種組合療法。近年來，乳腺癌在年輕女性中的發(fā)病率逐年上升，成為一大隱憂。Chen等設(shè)計(jì)了一種類似“Abraxane”的納米藥物，通過光熱化療聯(lián)合治療轉(zhuǎn)移性乳腺腫瘤。Li等研究構(gòu)建了共同裝載多西紫杉醇和NIR染料-IR820的膠束納米藥物，將PTT、PDT療法和化療有效地結(jié)合起來抑制乳腺癌的生長和轉(zhuǎn)移，在腫瘤成像或體內(nèi)外PDT/PTT的抗腫瘤治療應(yīng)用中有很大的潛力，有望用于乳腺癌聯(lián)合治療。

2.3 多模式成像指導(dǎo)下的聯(lián)合治療

診斷的同時(shí)進(jìn)行治療被認(rèn)為是臨床癌癥早期診療的一項(xiàng)十分有前景的策略。其中多模式成像指導(dǎo)下的腫瘤聯(lián)合治療是一種趨勢。Dong等開發(fā)了一個(gè)基于PDA納米粒子的多功能載體，同時(shí)負(fù)載ICG分子、DOX分子和錳離子（PDA-ICG-PEG/DOX（Mn）），螯合二價(jià)錳離子作為T1加權(quán)磁共振成像的對比劑，實(shí)現(xiàn)成像引導(dǎo)的化學(xué)和光熱聯(lián)合治療癌癥，達(dá)到顯著的協(xié)同治療效果。這項(xiàng)研究說明了納米材料可以作為磁共振成像指導(dǎo)化療和光熱聯(lián)合療法的多功能平臺。Fang等開發(fā)了一個(gè)基于分層納米平臺的雙刺激響應(yīng)式納米診斷技術(shù)，能夠特別響應(yīng)兩種pH變化的刺激和近紅外光照射。納米平臺負(fù)載多模式成像如熒光、光聲、光熱成像以及協(xié)同療法和化療，顯著地增強(qiáng)治療效果。這種分級納米平臺的概念整合多種診斷/治療模式于一體，可作為潛在的個(gè)性化納米藥物應(yīng)用于腫瘤的診斷和治療。

3 小結(jié)與展望

負(fù)載ICG納米材料在腫瘤診斷與治療應(yīng)用中擁有巨大的潛力，作為可負(fù)載藥物的多功能納米平臺，在提高藥物生物穩(wěn)定性、利用度和靶向輸送藥物等多方面存在優(yōu)勢，為雙模態(tài)成像、聯(lián)合治療和多模式成像指導(dǎo)下的聯(lián)合治療等方法提供理論平臺和實(shí)踐基礎(chǔ)，使診療漸趨向于一體化，有效避免時(shí)空差異性和減少多種毒副作用，使腫瘤的診療更為、有效，有望實(shí)現(xiàn)分子水平的更*的腫瘤消融。

供應(yīng)商：陜西新研博美生物科技有限公司

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以下是陜西新研博美生物科技有限公司帶有各種基團(tuán)的ICG材料：

吲哚菁綠直接標(biāo)記在磷脂上:

DSPE-ICG

DPPE-ICG

DMPE-ICG

DLPE-ICG

DOPE-ICG

 

吲哚菁綠通過一個(gè)小分子PEG偶連到磷脂上,PEG重復(fù)單元從2-5個(gè)不等:

DSPE-PEG2-ICG

DSPE-PEG3-ICG

DSPE-PEG4-ICG

 

吲哚菁綠連接高分子PEG再連接到磷脂上，PEG分子量有550/750/1000/2000/3400/5000

ICG-PEG-DSPE

ICG-PEG-DMPE

ICG-PEG-DPPE

ICG-PEG-DLPE

ICG-PEG-DOPE

吲哚菁綠標(biāo)記PEG末端帶活性基團(tuán)產(chǎn)品,PEG分子量1000/2000/3400/5000 Da ：

mPEG-ICG

ICG-PEG-NH2

ICG-PEG-COOH

ICG-PEG-MAL

ICG-PEG-NHS

ICG-PEG-N3

ICG-PEG-Biotin

ICG-PEG-SH

ICG-PEG-OH

ICG-PEG-Alkyne

ICG-PEG-CHO

ICG-PEG-Folate

ICG-PEG-cRGD

 

吲哚菁綠修飾一些聚合物產(chǎn)品：

PLGA-ICG

PCL-ICG

PDLLA-ICG

Dextran-ICG

PEI-ICG

PAMAM-ICG

PLL-ICG

 

吲哚菁綠修飾一些共聚物產(chǎn)品：

PLGA-PEG-ICG

PCL-PEG-ICG

PLA-PEG-ICG

mPEG-PLGA-ICG

mPEG-PLA-ICG

mPEG-PCL-ICG

PLGA-PEI-ICG

Dextran-PLGA-ICG

Dextran-PCL-ICG

ICG-PEG-PEI

系列產(chǎn)品三：ICG修飾蛋白類產(chǎn)品

ICG-Avidin

ICG-Streptavidin

ICG-BSA      

ICG-Dextran

ICG-Alginate

ICG-Chitosan

ICG-Hyaluronic acid

ICG-Heparin

ICG-Ficoll

ICG-Cellulose

ICG-Concanavalin A

ICG-Transferrin

ICG-Polylysine

ICG-c(RGDyk)

ICG-Crgd

系列產(chǎn)品五：活化基團(tuán)修飾ICG產(chǎn)品

ICG NHS ester

ICG Vinylsulfone

ICG isothiocyanate

ICG Carboxlaic acid

ICG Maleimide

ICG amine

ICG thiol

ICG dichlorotriazine

ICG Hydrazide

ICG alkyne

ICG Avidin

ICG Biotin