Rational design of NIR-II molecule-engineered nanoplatform for preoperative downstaging and imaging-guided surgery of orthotopic hepatic tumor
一、文献基础信息
· 标题：Rational design of NIR-II molecule-engineered nanoplatform for preoperative downstaging and imaging-guided surgery of orthotopic hepatic tumor
· 期刊：Journal of Nanobiotechnology（纳米生物 TOP 期刊）
· DOI：10.1186/s12951-023-02263-w
· 原文链接：https://link.springer.com/article/10.1186/s12951-023-02263-w
· 发表时间：2023 年
· 摘要核心：开发NIR-II / 光声 PAI/MRI 三模态诊疗一体化纳米平台 IRFEP-FA-DOTA-Gd（IFDG），用于原位肝癌的术前降期、术中成像导航切除手术。纳米平台以 S-D-A-D-S 构型 NIR-II 探针 IRFEP 为核心，叶酸 FA 实现肿瘤靶向；DOTA-NHS 螯合 Gd³⁺提供 MRI T1 造影信号；同时具备高光热转换效率。可以先通过光热治疗使原位肝癌肿瘤缩小（术前降期），再依靠 NIR-II 实时成像引导完整切除原位肝肿瘤，降低中晚期肝癌术后复发风险，为晚期肿瘤精准诊疗提供转化研究范式PMC。
示意图概要：DOTA-NHS 对纳米平台进行共价修饰，螯合钆离子 Gd，赋予 MRI 成像能力；叶酸介导靶向富集于肝癌；NIR-II 荧光 + 光声用于成像；光热实现肿瘤术前降期，术中 NIR-II 引导手术切除。
二、文献核心主要内容
研究背景
肝癌恶性程度高，很多患者确诊时已属于中晚期，肿瘤过大无法直接手术切除。术前降期（缩小肿瘤体积获得手术机会）+ 术中成像导航精准切除是提升肝癌预后的重要策略。单一成像模式存在局限，NIR-II 荧光成像深度深、对比度高；光声成像提供组织解剖信息；MRI 提供全身软组织高分辨信息。需要构建集三模态成像、靶向、光热治疗于一体的纳米诊疗平台。DOTA-NHS 是大环螯合剂活性酯，可共价偶联到纳米材料表面，螯合 Gd 离子构建 MRI 造影单元。
纳米平台 IFDG 构建流程
1. 核心 NIR-II 有机分子 IRFEP 作为光热与 NIR-II 荧光信号源；
2. 偶联叶酸 FA，赋予肝癌叶酸受体靶向能力；
3. 使用DOTA-NHS共价修饰纳米体系，NHS 活性酯与纳米表面氨基发生酰胺反应，将 DOTA 大环接枝；
4. DOTA 螯合 Gd³⁺，得到 MRI 造影功能单元 DOTA-Gd；
5. 自组装形成 IFDG 纳米颗粒，实现NIR-II 荧光 / 光声 PAI / MRI 三模态成像 + 光热 PTT 治疗一体化。
关键实验结果
1. 材料表征：IFDG 纳米颗粒稳定性良好；同时具备 NIR-II 荧光信号、光声信号、Gd 介导 T1-MRI 造影信号；光热转换效率优异；叶酸介导靶向，在原位肝癌肿瘤高效富集。
2. 术前降期效果：静脉注射 IFDG，近红外光照进行光热治疗，原位肝癌肿瘤显著缩小，实现术前降期，把原本不可手术的肿瘤转变为可切除状态。
3. 术中 NIR-II 成像导航手术：光热降期后，依靠 NIR-II 荧光信号，清晰区分肿瘤与正常肝组织边界，引导完整切除原位肝癌病灶。
4. 体内疗效与安全性：经过 “光热术前降期 + NIR-II 引导手术” 处理，显著降低原位肝癌术后复发；体内生物安全性良好，脏器无明显损伤。
研究结论
IFDG 三模态纳米诊疗平台可完成原位肝癌术前光热降期、多模态成像诊断、NIR-II 荧光引导肿瘤完整切除，有效降低中晚期肝癌术后复发，为肝癌的转化治疗提供新策略。
研究意义
1. 实现 NIR-II 荧光、光声、MRI 三模态协同，兼顾术前诊断、治疗降期、术中导航完整流程；
2. 证实 “术前纳米光热降期 + 成像引导外科切除” 策略用于原位肝癌模型；
3. DOTA-NHS 作为关键螯合修饰试剂，是构建 MRI-光学多模态纳米探针的核心原料。
三、实验关键材料：西安瑞禧生物 DOTA-NHS
表格
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项目 |
详情 |
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产品全称 |
DOTA-NHS，1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸-N-羟基琥珀酰亚胺酯 |
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厂家 |
西安瑞禧生物科技有限公司 |
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纯度 |
≥95% |
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储存条件 |
-20 ℃密封避光保存 |
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化学特点 |
NHS 活性酯基团，与氨基发生酰胺反应，共价接枝到蛋白、多肽、纳米材料表面；大环 DOTA 可稳定螯合 Gd³⁺等顺磁性金属离子，用于 MRI T1 造影构建西安瑞禧生...。 |
在本文中的功能
1. 共价修饰纳米平台：DOTA-NHS 的 NHS 活性酯基团，与 IFDG 纳米体系表面氨基共价偶联，把 DOTA 大环螯合剂固定在纳米颗粒表面；
2. 构建 MRI 造影单元：接枝的 DOTA 大环螯合 Gd³⁺，使纳米平台获得 T1 加权 MRI 成像能力，实现 NIR-II/PAI/MRI 三模态成像；
3. 实现多模态探针化学组装，是连接有机纳米骨架与钆造影金属离子的关键桥接试剂。
拓展应用
DOTA-NHS 广泛用于 MRI 多模态探针合成，可修饰纳米粒、脂质体、蛋白、抗体；螯合 Gd 做 T1-MRI 造影，也可螯合 ¹⁷⁷Lu、⁶⁸Ga 等放射性同位素用于 SPECT/PET-MRI 双模态。