薛寒冰纳米金在肿瘤治疗和细胞成像上的作用

2021年2月5日发(作者：前列腺炎影响怀孕吗)
纳米金在肿瘤治疗和细胞成像上的作用

姓名：于忠

学院：生命学院

学号：
3111037016
[
摘要
]
纳米结构与纳米技术推动了生物医学的快速发展。纳米金因其良好 的催化活性与光学特
性被广泛用于纳米器件制造、纳米生物技术、纳米生物医学、纳米药理学等领域。本 文综述
了纳米金在肿瘤治疗和细胞成像的最新研究进展，在强调其重要性的同时，亦指出其生物负
效应，并对纳米金的未来发展作了展望。

[
关键词
]
纳米金；

肿瘤治疗；

细胞成像
；

当 今，纳米结构与纳米技术为科学研究的热点。纳米技术将使生物医药和医疗方式出现一场新的变革，
例如 基因芯片和靶向治疗技术将为医疗诊断产生深远影响。纳米金为直径
0.8
—
250 nm
的缔合胶体，具有纳
米表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应，抗氧化性强，生物相容性 好，密度高和光电性能优异等，被
广泛用于催化、生物、光电子学、信息存储等领域。目前，合成纳米金 多采用
Frens
法和
Brust
法。谭碧生等
人将其归类为物理法 和化学法：前者包括真空蒸镀法、软着陆法和激光消融法；后者包括溶胶法、晶种生
长法、反胶束法、相 转移法和模板法等，而溶胶法即为一种典型的
Frens
法。合成工艺的发展推动了纳米金的应用研究，纳米金已广泛应用于纳米器件、生物医学、信息科技等高端领域。本文重点介绍了纳米金在肿瘤治疗和细胞成像的应用研究。

1
肿瘤治疗和成像

医生在 对早期癌症检测和诊断时，必须借助于能够识别健康组织和癌症组织的生物医学成像技术。金
纳米颗粒具 有突出的表面等离子共振
(Surface plasmon resonance
，
SPR)
性质，能够在特殊波长对光进行吸收
和散射

：当入射光的波长与金 纳米粒子的自由电子的振动频率发生共振耦合时，会产生
SPR
现象，在紫外
到可见光 谱范围具有较强的吸收峰

，能增强某些特定组织的光信号，从而提高了成像对比度，在医学光 成
像领域中具有潜在的应用价值。但用于生物医学光成像技术的
LSPR
波长应被调控 在近红外波段
(800
一
l 200
nm)
，而普通的金纳米胶体 在该波段由于光波被血液和软组织的吸收都处于最小，不利于深层组织病变的
检测和治疗。制备金纳米壳 状结构
(Nanoshells)
、金纳米棒
(Nanorods)
和金纳 米笼状结构
(Nanocages)
有望将
金纳米颗粒的
LSPR
波 长调控到近红外波段。

1
．
1
金纳米壳球体用于肿瘤治疗和细胞成像

金纳米壳球体具有强的光学消光特性，能够自由进入近红外区
(700
—
1 300 nm)
，非常适用于生物医学
方面。一，在该波长范围内通过人体组织的光学透射最理 想；二，通过修饰金纳米壳表面能使其更好地与
生物体系结合

引。生物偶联效应可将传统的生物识别和纳米壳球体的光学特性有机结合。

鉴于纳米 金球壳特殊的光热转换性质，可用于红外热疗和光动力药物释放。
Himeh
等人
< br>报道了热融治
疗技术。利用金纳米壳球体和抗人类表皮生长因子受体
2(HER
一
2)
肿瘤蛋白抗体结合，生物修饰后
Au@SiO2
能够特异性地和人胸部 的癌细胞结合。通过体外适当低的近红外光照射，利用
Au@Si02
在皮肤深
层的不 同分布，递送合适的热治疗剂量。经红外光照射，光热效应会消灭所有癌细胞。
Hitch
等人 还在老鼠
体内开展了肿瘤细胞切除研究，结果表明：特异性细胞能作为目标被一定剂量的近红外光所消灭 ，而且不
对其临近的组织造成伤害。靶向肿瘤消除的优势在于
Au@SiO2
是无毒的 和生物相容的，且所引发的副作用
最小。另外，和放射治疗相比，此方法没有组织记忆，可重复性较好。 美国
MD Anderson
癌症中心的
Halas
等人使用体外激光照射体 内的金纳米壳球体，以非侵入方式传送治疗需要的热量，既实现了热量只到达目
标区，又可以使临近的组 织不受损伤。
Loo
等人

对
HER-2
的分子成像进行了 研究：与
IgG
非特异性标记的
Au@SiO2
的靶向细胞相比，
H ER2
标记的
Au@SiO2
的靶向细胞表现出明显的光学差异。在明场和暗场环境，
细胞对吸收和散射光是敏感的。但在激光器照射后，在细胞内增长的散射影响，仅仅限于
HER 2
靶向细胞；
由此，通过不同的照射模式，基于其散射和吸收特征，金纳米壳球体能产生光学对 照。

1
．
2
金纳米棒用于肿瘤治疗和细胞成像

Murphy
和
Liz
—
Marzdn
等人在金纳米颗粒的合成方 面展开了大量研究

。他们采用晶种生长法，以高浓
度
(O
．
2 mol/L)
的十六烷基三甲基溴化铵
(CTAB)
为模板剂和稳定剂，制备金纳米棒颗粒。王健等人

亦使用
晶种生长法制备了金纳米棒。
Xia
等人

使用 一价金复合物
AuCI(
油胺
)
作为前驱物合成金纳米棒。具体过程
为：将氩气保护的
6
—
9 nm
无定形铁纳米粒子分散于
5 mL
氯仿中，之后往此液体中逐滴加入
1
．
5 mL
溶于氯
仿的
AuC1
复合物
(0
．
01 mol·
L )
。金和铁的摩尔比是
3
：
1
，此混合物于室温静置
6 8
天，产物经丙酮清洗、
离心后便可得直径约
2 nm
的超细金纳米棒。与其他报道相比，合成的直径更小。

研究表明，生物样品(
如蛋白、细胞以及
DNA
分子等
)
对金纳米棒颗粒在近红外区 附近的纵向
SPR
峰的
影响很小，不会干扰发光标记。金纳米棒颗粒性质稳定，且其< br>LSPR
稳定，可替代化学性质不稳定易于光漂
白的有机燃料，加之可见光不易穿透组织 ，利用近红外激光可实现深层组织的生物成像。此外，金纳米棒
颗粒易受近红外光的诱导，利用产生的热 量可对肿瘤进行光热治疗。

美国
Purdue
大学的
Wang
等人

将金纳米 棒颗粒注人实验鼠体内，用双光子成像技术
(TPL)
透过皮肤获得
了血管结构的原位 图像
(
见图
1)
。结果发现，图像要比传统荧光染料法明亮，且单个金纳米棒 颗粒发出的双
光子荧光比单个罗丹明
6G
分子亮
58
倍。

Yakar
等人用聚苯乙烯磺酸钠
(PSS)
和抗体
(anti—
EGFR antibody)
修饰
CTAB
稳定的金纳米棒制备生物 探
针，用于识别和标记与
EGFR
过度表达的癌细胞，并对癌细胞进行双光子发光成像 研究。结果表明，与同
一情况的双光子自荧光
(two
．
photon auto fluorescence)
成像相比，利用金纳米棒的双光子发光成像亮度高，
可 深人生物组织
75
μ
m
。

研究证实，癌细胞的表皮生长因子受体
(Epidermal growth factor receptor
，
EGFR)
可为癌症提供治疗新
靶点。
E sayed
等人

将金纳米颗粒与抗
EGFR
结合，用于选择性标记癌细胞，采用暗场光学显微镜实现了