载硫化铋叶酸靶向相变型超声光声双模态对比剂

目前，靶向相变型多功能纳米粒以其能实现液气相变而增强多模态显像以及高度特异性识别靶标而备受关注[1]。全氟己烷（perfluorohexane，PFH）是相变型分子探针最常用的核心材料，当其受外界条件一定的刺激时，介质受热局部温度升高超过液态氟碳相变阈值，发生液-气相转变，从而增强超声显影[2]。近年来，一种新兴的无创医学成像方法光声成像成为研究热点，它兼具了声学成像和光学成像的优点，对靶区具有更高的穿透深度和图像分辨率[3]。硫化铋（bismuth sulfide，Bi2S3）是一种新型的纳米生物材料，在近红外光波长激光作用下能吸收光能实现光声显像[4]，展示了作为光声成像增敏剂的潜能。此外，多数上皮源性恶性肿瘤细胞表面高表达叶酸受体，肿瘤组织特异性高。当叶酸分子与肿瘤细胞表面的叶酸受体特异性结合时，能实现多功能分子探针在肿瘤组织的靶向递送，增加分子探针在肿瘤部位富集量，实现多模态成像引导下的精准治疗，提高治疗效果[5]。因此，本研究设计偶联叶酸的乳酸/羟基乙酸共聚物高分子材料包裹PFH及Bi2S3，制备叶酸靶向相变型载 Bi2S3纳米粒（folate receptor-targeted phase-shift nanoparticles carrying bismuth sulfide，FPBS-PFHNPs），探讨其体外寻靶、相变及超声/光声双模态显像能力。

1 材料与方法

1.1 主要试剂及设备 叶酸靶向乳酸/羟基乙酸共聚物（poly lactic-co-glycolicacid-folate，PLGA-FA，重庆浦诺维生物科技有限公司）、PFH（美国Avanti公司）、乳酸/羟基乙酸共聚物（PLGA，重庆浦诺维生物科技有限公司）、Bi2S3（中国科学院上海硅酸盐研究所）、聚乙烯醇（PVA，美国Sigma公司）、DiO荧光染料（上海碧云天生物技术有限公司）、DiI荧光染料（上海碧云天生物技术有限公司）、电子天平（上海精天电子仪器有限公司）、超声声振仪（美国SONICS & MATERIALS公司、高速分散均质机（FJ300-SH，上海）、高速冷冻离心机（德国Ependorf公司）、倒置荧光显微镜（日本Olympus公司）、激光粒径仪（美国Malvern公司）、JC型高强度聚焦超声治疗系统（重庆海扶技术有限公司）、Vevo laser光声成像系统（加拿大VisualSonics公司）。

1.2 FPBS-PFH-NPs的制备 将50 mg PLGA-FA与500 μl Bi2S3溶于 10 ml三氯甲烷中，再加入 200 μl PFH后冰浴环境下声振60 s，再加入5 ml 4% PVA溶液，高速分散均质机均质5 min，然后加入20 ml 2%异丙醇，旋蒸1～2 h，离心洗涤2次（5000 r/min，5 min），弃上清液和底层未包裹的Bi2S3，得到载Bi2S3叶酸靶向相变型纳米粒（FPBS-PFH-NPs），保存于4℃冰箱备用。在声振之前的连续相中加入少量DiI则可制备带荧光的FPBS-PFH-NPs。按照上述方法分别制备载Bi2S3非靶向相变型纳米粒（non-folate receptortargeted phase-shift nanoparticles carrying bismuth sulfide，NPBS-PFH-NPs）组、未载Bi2S3叶酸靶向相变型纳米粒（folate receptor-targeted phase-shift nanoparticles，P-PFH-NPs）组，以双蒸水作为对照组。

1.3 FPBS-PFH-NPs基本特性检测 用光学显微镜及倒置荧光显微镜观察其表面形态，Malvern激光仪测量其粒径大小、表面平均电位，采用紫外分光光度法检测Bi2S3及FPBS-PFH-NPs的吸收光谱。

1.4 体外细胞寻靶实验 宫颈癌Hela细胞在37℃、5% CO2恒温培养箱中培养，消化对数生长期的Hela细胞接种于激光共聚焦培养皿中，培育24 h，实验分为靶向组和非靶向组，分别在各组加入100 μl经DiI标记的FPBS-PFH-NPs和NPBS-PFH-NPs。孵育2 h，加入DiO（1 mg/ml）对Hela细胞染色，孵育20 min后，弃DiO，PBS冲洗2～3次，在激光共聚焦显微镜（×400）下观察FPBS-PFH-NPs、NPBS-PFH-NPs组与Hela细胞结合情况。用上述同样的方法观察FPBSPFH-NPs和NPBS-PFH-NPs与正常人肝L02细胞的结合情况。

1.5 体外热致相变实验 吸取一滴稀释后的 FPBSPFH-NPs置于载玻片上，将载玻片置于倒置荧光显微镜配套的电加热板中调整光镜聚焦后逐渐升温加热板，观察纳米粒的大小及形态变化。

1.6 体外声致相变及超声显像实验 取5 ml双蒸水稀释的FPBS-PFH-NPs装入EP管中，固定于高强度聚焦超声（HIFU）治疗仪中，再用不同声功率60 W、90 W、120 W、150 W、180 W HIFU辐照，时间2 s，以脱气水为对照，采集FPBS-PFH-NPs相变前后二维及造影模式超声图像，用DFY定量分析仪（重庆医科大学超声影像学研究所研制）测量其回声强度变化。

1.7 体外光致相变及光声显像 分别取适量双蒸水、P-PFH-NPs、FPBS-PFH-NPs溶液注入空洞凝胶模型中，置于光声成像仪平台上，以一定波长激光辐照各组样品2 min，记录各组激光辐照前后的二维及造影模式超声图像和光声图像。

1.8 统计学分析 采用SPSS 21.0软件，计量资料以±s表示，采用独立样本t检验比较FPBS-PFH-NPs与双蒸水的回声强度差异，P

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