上转换荧光探针辅助的光学成像技术在肿瘤显影中的应用研究进展
海热古·吐逊, 郭乐, 丁嘉仪, 周嘉琪, 张学良, 努尔尼沙·阿力甫
无机材料学报
2025, 40 ( 2):
145-158.
DOI:10.15541/jim20240058
肿瘤的早期诊断是癌症高效诊疗的关键基础。可视化荧光成像技术凭借其高时间-空间分辨率、高灵敏度、无电离辐射、无创和实时成像等优点, 在生物医学领域尤其是肿瘤的早期诊断中展现出巨大应用潜力。与可见光相比, 近红外(Near-infrared, NIR)光穿透生物组织时, 其受到的吸收和散射显著减少, 这一特性使得基于NIR光的荧光成像技术在生物医学领域展现出高信噪比及高空间分辨率的独特优势, 而高质量NIR荧光成像依赖于性能卓越的荧光探针。在众多荧光探针中, NIR光激发的上转换纳米颗粒(Upconversion Nanoparticles, UCNPs)因其低毒性、窄带发射、可调发射、长荧光寿命、良好的光化学稳定性以及高量子产率等优异特性, 在荧光成像领域脱颖而出。本文总结了上转换荧光探针的基本原理、合成方法、改性与修饰技术, 重点阐述了稀土掺杂上转换荧光探针在几种典型成像模式及肿瘤多模态成像中的最新研究进展, 并对进一步实现诊疗一体化的应用研究进行了展望。
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图14
FYH-PDA-DOX纳米颗粒用于UCL/CT/MRI多模态成像引导的光热治疗(PTT)-化学免疫治疗[77]
正文中引用本图/表的段落
此外, 探索UCNPs与微胶囊或核壳结构结合的多模态成像剂, 也可以为肿瘤多模态成像诊断和治疗带来更大的应用潜力[74]。如微胶囊多模态成像剂GdOF: Ln@SiO2-ZnPc-CDs能够通过UCL/CT/MRI等多种成像技术的联合应用实现对宫颈癌的精准诊断[75]。采用SiO2包覆的核壳结构UCNPs, 如NaLuF4: Yb3+/Tm3+@SiO2-GdDTPA(UCNP@SiO2-GdDTPA), 其中的Tm3+在800 nm处可提供UCL成像, 而Lu和Gd可增强MRI的信号强度, 从而丰富成像模式, 为疾病综合诊疗提供了全面且准确的信息[76]。另外, 由稀土离子掺杂的羟基磷灰石(FYH)纳米颗粒、多巴胺(PDA)和DOX组成的FYH-PDA-DOX复合物[77], 在细胞中表现出细胞渗透和荧光信号, 从而在PTT中进一步增强了UCL/CT/MRI效果(图14)。
(a) Therapeutic mechanism of UCAGMH in the mouse breast tumor model; (b) Key role that UCAGMH plays in MRI, CT and FI for therapy guidance in which HA can target CD44 receptors and induce nanoparticles to enter cells through phagocytosis ... A core/satellite multifunctional nanotheranostic for in vivo imaging and tumor eradication by radiation/photothermal synergistic therapy 1 2013 ... 此外, 探索UCNPs与微胶囊或核壳结构结合的多模态成像剂, 也可以为肿瘤多模态成像诊断和治疗带来更大的应用潜力[74].如微胶囊多模态成像剂GdOF: Ln@SiO2-ZnPc-CDs能够通过UCL/CT/MRI等多种成像技术的联合应用实现对宫颈癌的精准诊断[75].采用SiO2包覆的核壳结构UCNPs, 如NaLuF4: Yb3+/Tm3+@SiO2-GdDTPA(UCNP@SiO2-GdDTPA), 其中的Tm3+在800 nm处可提供UCL成像, 而Lu和Gd可增强MRI的信号强度, 从而丰富成像模式, 为疾病综合诊疗提供了全面且准确的信息[76].另外, 由稀土离子掺杂的羟基磷灰石(FYH)纳米颗粒、多巴胺(PDA)和DOX组成的FYH-PDA-DOX复合物[77], 在细胞中表现出细胞渗透和荧光信号, 从而在PTT中进一步增强了UCL/CT/MRI效果(图14). ... A yolk-like multifunctional platform for multimodal imaging and synergistic therapy triggered by a single near-infrared light 1 2015 ... 此外, 探索UCNPs与微胶囊或核壳结构结合的多模态成像剂, 也可以为肿瘤多模态成像诊断和治疗带来更大的应用潜力[74].如微胶囊多模态成像剂GdOF: Ln@SiO2-ZnPc-CDs能够通过UCL/CT/MRI等多种成像技术的联合应用实现对宫颈癌的精准诊断[75].采用SiO2包覆的核壳结构UCNPs, 如NaLuF4: Yb3+/Tm3+@SiO2-GdDTPA(UCNP@SiO2-GdDTPA), 其中的Tm3+在800 nm处可提供UCL成像, 而Lu和Gd可增强MRI的信号强度, 从而丰富成像模式, 为疾病综合诊疗提供了全面且准确的信息[76].另外, 由稀土离子掺杂的羟基磷灰石(FYH)纳米颗粒、多巴胺(PDA)和DOX组成的FYH-PDA-DOX复合物[77], 在细胞中表现出细胞渗透和荧光信号, 从而在PTT中进一步增强了UCL/CT/MRI效果(图14). ... Gd3+ complex-modified NaLuF4-based upconversion nanophosphors for trimodality imaging of NIR-to-NIR upconversion luminescence, X-ray computed tomography and magnetic resonance 1 2012 ... 此外, 探索UCNPs与微胶囊或核壳结构结合的多模态成像剂, 也可以为肿瘤多模态成像诊断和治疗带来更大的应用潜力[74].如微胶囊多模态成像剂GdOF: Ln@SiO2-ZnPc-CDs能够通过UCL/CT/MRI等多种成像技术的联合应用实现对宫颈癌的精准诊断[75].采用SiO2包覆的核壳结构UCNPs, 如NaLuF4: Yb3+/Tm3+@SiO2-GdDTPA(UCNP@SiO2-GdDTPA), 其中的Tm3+在800 nm处可提供UCL成像, 而Lu和Gd可增强MRI的信号强度, 从而丰富成像模式, 为疾病综合诊疗提供了全面且准确的信息[76].另外, 由稀土离子掺杂的羟基磷灰石(FYH)纳米颗粒、多巴胺(PDA)和DOX组成的FYH-PDA-DOX复合物[77], 在细胞中表现出细胞渗透和荧光信号, 从而在PTT中进一步增强了UCL/CT/MRI效果(图14). ... Upconversion nanoplatform enables multimodal imaging and combinatorial immunotherapy for synergistic tumor treatment and monitoring 3 2023 ... 此外, 探索UCNPs与微胶囊或核壳结构结合的多模态成像剂, 也可以为肿瘤多模态成像诊断和治疗带来更大的应用潜力[74].如微胶囊多模态成像剂GdOF: Ln@SiO2-ZnPc-CDs能够通过UCL/CT/MRI等多种成像技术的联合应用实现对宫颈癌的精准诊断[75].采用SiO2包覆的核壳结构UCNPs, 如NaLuF4: Yb3+/Tm3+@SiO2-GdDTPA(UCNP@SiO2-GdDTPA), 其中的Tm3+在800 nm处可提供UCL成像, 而Lu和Gd可增强MRI的信号强度, 从而丰富成像模式, 为疾病综合诊疗提供了全面且准确的信息[76].另外, 由稀土离子掺杂的羟基磷灰石(FYH)纳米颗粒、多巴胺(PDA)和DOX组成的FYH-PDA-DOX复合物[77], 在细胞中表现出细胞渗透和荧光信号, 从而在PTT中进一步增强了UCL/CT/MRI效果(图14). ...
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