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第一部分 近红外光触发纳米粒(NP-IR780)的制备和表征目的制备载全氟溴辛烷(perfluorooctyl bromide,PFOB)和碘化IR780(IR780 iodide,IR780)的脂质近红外光触发纳米粒(NP-IR780)并检测其一般性质。方法通过薄膜水化和声震的方法制备纳米粒,并对其一般性质进行检测:形态、分散性、超微结构、粒径、电位、IR780载药量。将NP-IR780稀释成不同浓度,通过小动物活体成像系统、光声成像系统、计算机断层扫描(computed tomography,CT)成像系统检测其近红外荧光/光:声/CT成像能力。通过激光辐照,热成像仪监测温度变化评估NP-IR780的光热转化效应。通过细胞增殖活性监测(Cell counting kit-8,CCK-8)法检测纳米粒对表达荧光素酶(Luciferase,Luc)乳腺癌细胞(4T1/Luc)的毒性;通过共聚焦显微镜和流式细胞术检测纳米粒对4T1/Luc细胞的靶向性。结果NP-IR780呈球形壳核结构,大小均一,水溶液中分散性好,粒径266.0±50.2 nm，电位-23.97±4.40 mV,IR780 载药量 4.37±0.5%,在体外表现出良好的近红外荧光/光声/CT成像能力及光热转换效应。NP-IR780在浓度为5-30μg/mL范围内无明显细胞毒性;共聚焦显微镜观察和流式细胞术检测证明与不携带IR780纳米粒(nanoparticles,NP)相比,NP-IR780有更好的肿瘤靶向性。结论通过薄膜水化和声震的方法成功合成了一般性质良好的NP-IR780脂质纳米粒,该纳米粒在体外具有近红外荧光/光声/CT多模成像能力和光热转换效应,并且对4TI/Luc细胞表现出良好的靶向性。第二部分近红外光触发纳米粒(NP-IR780)体内多模成像实验研究目的评估近红外光触发纳米粒(NP-IR780)在小鼠体内的安全性,并通过小鼠原位乳腺癌模型研究其在体内对肿瘤的靶向性,探讨其作为近红外荧光成像、光声成像和CT成像多模造影剂在体内显示肿瘤的效果。方法1.安全性评估:健康雌性BALB/c小鼠分为3组(每组5只):对照组、NP-IR780 低剂量组(25mg/kg)、NP-IR780 高剂量组(50mg/kg)。:尾静脉给药14天后检测血常规,肝、肾、心功能的生化指标和心、肝、脾、肺、肾病理变化。2.成功建立4T1/Luc小鼠原位乳腺癌模型后,评估NP-IR780的近红外荧光成像能力及其在体内的靶向性。荷瘤小鼠随机分为两组(每组 3 只):游离 IR780 组(1.1mg/kg)和 NP-IR780(25mg/kg,IR780 的剂量l.1mg/kg)。尾静脉给药后通过小动物活体成像系统分别采集小鼠生物发光图像和注射前、注射后(1小时、3小时、24小时、48小时)近红外荧光图像;在48小时处死两组小鼠,采集游离心、肝、脾、肺、肾、肿瘤组织的近红外荧光图像。荷瘤小鼠随机分为两组(每组3只):分别经尾静脉注射红色荧光染.料(1，Γ-Dioctadecy1-3,3,3’,3’-tetramethylindocarbocyanineperchlorate,DiI)标记的NP和NP-IR780,48小时后取肿瘤组织冰冻切片并在荧光显微镜下观察NP和NP-IR780在肿瘤组织中分布的差异,进一步评估纳米粒在组织学水平的靶向性。确定NP-IR780在荷瘤小鼠体内的安全性和肿瘤靶向性后,分别于注射前、注射后(3小时、24小时)通过光声成像系统和CT成像系统采集图像,评估NP-IR780作为造影剂的光声成像和CT成像效果。结果与对照组相比,两组注射了 NP-IR780(25mg/kg和50mg/kg)小鼠的红细胞、白细胞、血小板、生化指标(ALT、AST、TPBL、CK、LDH、CR、BUN)以及组织器官(心、肝、脾、肺、肾)病理无明显变化,证实该纳米粒在剂量小于等于50mg/kg时在小鼠体内的生物安全性。通过小动物活体成像系统采集的近红外荧光图像显示游离的IR780和NP-IR780对肿瘤组织都具有靶向性,但是与游离的IR780相比,NP-IR780组荧光强度不仅有明显的升高,而且在24小时达到高峰后可以维持至48小时。48小时离体器官和肿瘤组织的荧光图像显示NP-IR780和游离的IR780在肿瘤组织中的聚集高于心、肝、脾、肺、肾组织;而NP-IR780组的整体荧光强度远远高于游离IR780组。进一步比较NP和NP-IR780在肿瘤组织中的分布差异,发现注射DiI标记的NP-IR780和NP至荷瘤小鼠48小时后,荧光显微镜观察NP-IR780组的肿瘤组织横断面荧光强度明显高于NP组,有明显的统计学差异,提示NP-IR780在肿瘤组织中的聚集明显优于NP。光声成像系统采集小鼠肿瘤部位NP-IR780注射前,注射后3小时和24小时后的图像显示,随着时间的延长,肿瘤组织中的光声信号逐渐增加,24小时后光声信号约为注射前的3倍,提示NP-IR780可以通过光声成像显示肿瘤。CT成像系统采集荷瘤小鼠NP-IR780注射前,注射后3小时、24小时的CT图像,显示肿瘤部位的CT信号在注射后3小时,24小时增强,且在24小时CT信号值增加了约1.3倍,提示NP-IR780可以作为CT成像造影剂增强显示肿瘤。结论NP-IR780对小鼠4TI/Luc乳腺癌组织具有良好的靶向作用,且可以作为近红外荧光成像、光声成像、CT成像造影剂显示小鼠肿瘤组织。第三部分近红外光触发纳米粒(NP-IR780)术中近红外荧光导航肿瘤切除和光热治疗的实验研究目的研究NP-IR780术中近红外荧光成像显示原发肿瘤和淋巴结转移瘤的能力和术中介导光热消融残留病灶的治疗效果。方法原位乳腺癌小鼠经尾静脉注射NP-IR780后,在不同时间点(0天,1天.,2天,3天,4天,5天;每组3只)通过手术将肿瘤区域暴露于体式荧光显微镜下,并实时采集手术区域白光和近红外荧光图像,术中图像引导下切除肿瘤组织后行病理学检查。在耳廓皮下注射4TI/Luc肿瘤细胞,建立小鼠颈部淋巴结转移瘤模型,通过小动物活体成像系统监测成瘤过程。建立小鼠颈部淋巴结转移瘤模型后,经尾静脉注射NP-IR780，并于注射前、注射后2天(每组3只)采集术中颈部淋巴结转移瘤区域白光和近红外光图像,术中图像引导下切除转移瘤组织后行病理学检查。原位乳腺癌小鼠随机分为6组(每组5只):1.对照组、2.NP-IR780组、3.激光组、4.光热组、5.手术组、6.手术+光热组。第4组给药(NP-IR780)48小时后,肿瘤区域给予激光辐照;第5组给药(NP-IR780)48小时后,行不完全肿瘤切除术;第6组给药(NP-IR780)48小时后,行不完全肿瘤切除术,术中对残余肿瘤行激光辐照。经过不同的处理后,观察小鼠肿瘤体积和生存时间的改变以及小鼠体重的变化。治疗后24小时,各组随机处死3只小鼠,取肿瘤组织做苏木精伊红(hematoxylin-eosin,H&E)染色、细胞凋亡(TdT-mediated dUTP nick-end labeling,TUNEL)和增:殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)检查。结果静脉注射NP-IR780两天后,通过近红外荧光成像实时清晰显示了小于lcm肿瘤组织的边界,其大小与白光显示的肿瘤组织一致。通过图像软件进一步分析在注射纳米粒2天后可同时获得较高的肿瘤与正常组织荧光信号强度比(tumor-to-background fluorescence signal intensity ratio,TBR)和肿瘤区域平均荧光强度。冰冻切片病理分析显示NP-IR780在肿瘤组织中的聚集明显高于周围正常组织。通过小动物活体成像系统监测,耳廓皮下接种4T1/LuC细胞25天左右成功建立小鼠颈部淋巴结转移瘤模型。经尾静脉注射NP-IR780至颈部淋巴结转移瘤小鼠体内，两天后通过术.中近红外荧光成像清晰的显示转移的淋巴结位置、边界和大小,转移瘤与周围组织的平均荧光强度比值为2.94±0.21。术后病理结果提示为恶性转移瘤组织。原位乳腺癌小鼠随机分为6组,接受不同治疗后,结果显示:激光组和NP-IR780组与对照组相比,肿瘤体积和生存时间无明显改变;而手术和光热治疗(激光+NP-IR780)不同程度对肿瘤起了治疗作用,肿瘤体积缩小,小鼠生存时间延长,但所有的小鼠在后期出现了肿瘤复发。光热治疗+手术治疗组对荷瘤小鼠的疗效最好,完全治愈率达到80%,只有1只小鼠出现了肿瘤的复发。治疗后2周内各组小鼠的体重无明显差别。治疗后24小时的病理切片分析显示对照组、激光组、NP-IR780组和手术组中以增殖旺盛的PCNA阳性细胞为主,而光热组和手术+光热组以显示凋亡的TUNEL 阳性细胞为主,其中光热组中也可以见到少量PCNA 阳性的肿瘤细胞,H&E染色显示光热组和手术+光热组中有大量坏死的细胞。结论NP-IR780可以作为近红外荧光成像造影剂在术中实时引导肿瘤及淋巴结转移瘤切除术,并在术中介导光热治疗清除残留病灶,改善荷瘤小鼠的预后。光热治疗是通过诱导细胞凋亡和高热坏死两种途径杀死肿瘤细胞。