二维MXenes材料是当前材料科学与生物医学领域的研究重点之一,其具有多种独特的材料特性:如出色的光学性能、高比表面积、优异的亲水性、易表面功能化修饰以及良好的电化学特性等.这些特性使得二维MXenes材料在诸多领域中具有广泛的应用潜力,尤其在生物医学领域中备受关注,其中在肿瘤的诊断与治疗领域中的新进展受到研究者的瞩目.近年来,MXenes研究的新进展主要集中在成像技术和治疗手段的更新,MXenes展现出一系列独特的物理化学性质,包括出色的荧光猝灭能力、卓越的X射线衰减性能以及优异的光热转换效率.这些特性使其在无创生物成像领域具有巨大的应用潜力.迄今为止,MXenes已在荧光成像、光声成像、计算机断层扫描以及磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)等多个领域取得了显著的研究成果,通过设计复合型MXenes材料,亦可实现多模态成像,可拓宽单模态诊断技术的限制,为肿瘤成像提供新的思路.MXenes是理想的联合治疗材料,其在肿瘤治疗中主要体现在靶向载药和光学治疗特性,通过靶向载药精准化投递药物实现个体化治疗策略,从而避免全身化疗的不良反应.而如何通过合理的设计与修饰,制备出兼具诊断和治疗特性的MXenes探针是目前肿瘤研究领域中的热点与难点.本文旨在综述二维MXenes材料及其衍生物在肿瘤诊疗领域的最新发展、存在的机遇和挑战.同时,本综述还对材料的合成、表面修饰以及肿瘤成像等相关研究,以及当前环境下利用MXenes所面临的挑战和局限性进行探讨,对其性质、生物效应以及在肿瘤学领域的应用价值进行深入剖析,以期为肿瘤患者带来更加有效和安全的治疗方式.

目的:观察滋阴益气汤联合比索洛尔对慢性心力衰竭病人微小RNA-423-5p(miR-423-5p)、D-二聚体(D-D)的影响.方法:选取2018年1月—2020年12月在陕西中医药大学第二附属医院进行治疗的慢性心力衰竭病人84例,随机分为对照组和观察组,各42例.所有病人均给予血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)及利尿剂等常规治疗,对照组在常规治疗基础上给予比索洛尔治疗,观察组在对照组基础上给予滋阴益气汤治疗.评定两组中医证候积分;采用彩色多普勒超声系统测量病人左室射血分数(LVEF)、左室舒张末期内径(LVEDD);酶联免疫吸附试验法检测脑钠肽(BNP)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-1β(IL-1β)、D-D水平;采用荧光实时聚合酶链式反应(RT-PCR)测定miR-423-5p相对表达量,比较两组临床疗效.结果:治疗后,两组中医证候积分、LVEDD、BNP、TNF-α、IL-6、IL-1β水平、miR-423-5p相对表达量及D-D水平均降低,LVEF升高,且观察组优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05).观察组总有效率高于对照组,差异有统计学意义(90.48％与69.05％,P=0.015).结论:滋阴益气汤联合比索洛尔治疗慢性心力衰竭,可降低病人中医证候评分,改善心功能,减轻机体炎症反应,下调miR-423-5p相对表达量,改善D-D水平.

具备高光吸收能力和良好的生物相容性的等离子纳米探针在光声分子成像中得到了广泛应用.理论分析发现,由于纳米探针的小尺寸效应,其比表面积急剧增大,致使其光、热性质及光声能量转换机制对尺寸具有强烈依赖性.本文利用有限元分析的方法,以金纳米球和金纳米棒为例,定量讨论了浸没在水中具有不同尺寸的纳米探针在受到脉冲激光照射时的光学吸收、温度场分布及热膨胀随时间演绎的过程,并获得了尺寸在20-150nm范围内探针光声转换效率对尺寸的依赖关系.结果表明:纳米探针的光-声转换效率对尺寸有较强的依赖性,金纳米球和金纳米棒在20-150nm范围内均存在最佳尺寸使得光声转换效率最大.定量评价金纳米粒子光声转换效率的尺寸效应为指导通过优化纳米探针尺寸实现构建高效率光声探针提供了理论依据.

目的:基于Arduino平台开发一套便携式氧气漏气检测装置,以方便医院设备科人员巡查科室时发现设备带上的氧气漏气.方法:以Arduino平台为基础,设计电源模块将干电池9V电源转换为装置工作的5V电源,选用高精度的氧气传感器及模数转换模块实现对氧气体积分数数据的采集,设计按键实现对整个装置功能的选择与控制,选用1.3 in(1 in=25.4 mm)液晶屏及发光二极管(light emitting diode,LED)灯显示检测结果,Arduino主机接收按键发来的控制命令,采集氧气体积分数结果进行分析,并将检测情况显示在液晶屏和LED灯上.结果:该装置可通过区分正常状态和漏气状态下氧气体积分数的变化,实现对设备带氧气漏气的检测,提高对微小漏气的检测效果.结论:该装置可与原有的听声音辨别是否漏气的方法互为补充,提高设备科人员下科室巡查的效率.

构建高转化效率的功能纳米探针是推动光声分子成像发展的关键.随着光声分子成像技术的发展,具有非线性增强光声转换效率的自组装纳米探针逐渐成为研究热点,然而有关其非线性增强的定量研究尚未见报道.本文以纳米金球为例,利用有限元仿真定量探究金属纳米探针自组装诱导的非线性光热及光声效应,揭示自组装纳米探针光声效应增强规律,为构建具备高转换效率的光声自组装纳米探针奠定了理论基础.

近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光染料IR-1061水溶性差、量子产率低,限制其在生物医学方面的应用.本研究将脂质体作为载体材料,增加其水溶性,并且将近红外一区(NIR-Ⅰ)荧光染料IR-780同时负载于脂质体,以增强IR-1061在NIR-Ⅱ的荧光强度.结果 表明,980 nm激光照射下,脂质体表现出显著增强的特征荧光.此外,对脂质体粒径、外观、光热转换效率、光声性能以及细胞毒性进行考察.结果 显示,本研究所制备的复合物脂质体可作为NIR-Ⅱ荧光/光声双模态成像体系,具有用于诊断和引导肿瘤光热治疗的潜力.

光声成像是一种新兴的非侵入式的生物成像方式,具有极高的空间分辨率和良好的成像对比度,已逐步应用于肿瘤成像诊断基础研究.光声成像主要依赖于光声信号转换,而光声信号转换能力主要取决于造影剂的选择.近年来,随着无机纳米材料在生物医学成像领域的研究逐渐深入,越来越多的二维无机纳米材料也应用于光声成像造影剂,尤其是新型类石墨烯二维纳米材料,其优异的近红外吸收率类似于石墨烯,光热转换效率高,生物相容性良好,而且部分材料还具备带隙可调特性以及良好的生物降解性,因此有望成为肿瘤光声成像理想的造影剂.其中,二维过渡金属硫化物、二维过渡金属碳/氮化物以及二维单元素材料已被多次报道应用于肿瘤光声成像造影剂的研发.该文将综述上述几类二维纳米材料在肿瘤光声成像诊断中的应用进展.

石墨烯及其衍生物具有良好的光学吸收性,独特的结构和电子特性及高光热转换效率等特性,成为生物医学应用领域的候选者,尤其在肿瘤中的应用十分广泛.本研究主要对石墨烯及其衍生物在肿瘤光热治疗(photothermal therapy,PTT)和光声成像(photoacoustic imaging,PAI)中的诊断与治疗方面的应用进展进行综述,为开发新型生物石墨烯材料提供参考,对肿瘤的治疗与诊断提供方向.

目的:评估负载聚多巴胺（PDA）的pH响应诊疗一体化碳酸钙（CaCO3）纳米探针的体外超声/光声双模态成像效果及光热治疗疗效。方法:通过一锅气相扩散法及两步法制备聚乙二醇（PEG）修饰的搭载PDA的CaCO3纳米探针（CaCO3-PDA-PEG），观察其宏观及微观形貌、粒径、红外光谱、稳定性等表征；监测该纳米探针体外超声/光声双模态成像效果和pH响应超声造影显像能力，评估纳米探针的光热转换性能和细胞毒性并通过共聚焦显微镜观察其肿瘤细胞靶向能力；最后，通过细胞增殖实验和活死细胞染色评估纳米探针的体外光热杀瘤效率。结果:成功制备CaCO3-PDA-PEG纳米探针，呈球形，大小均一，平均粒径约为258 nm，表面电位约为-21 mV；该纳米探针可明显增强光声显像效果，光声信号随纳米探针浓度升高而增强；在肿瘤酸性微环境中，CaCO3-PDA-PEG遇H+可产生二氧化碳气泡进而增强超声造影成像；激光共聚焦显微镜下观察，纳米探针可被动靶向4T1细胞；CaCO3-PDA-PEG（4 mg/ml）与4T1乳腺癌细胞共同孵育，无激光辐照时，细胞存活率高达92.31%；联合808 nm激光辐照后，对肿瘤细胞具有明显的光热杀伤效应，细胞存活率下降至26.61%，同时激光共聚焦显微镜下见大量红色荧光（死细胞）。结论:所制备的CaCO3-PDA-PEG纳米探针具有良好的pH响应能力，可显著增强体外超声/光声双模态显像效果和光热治疗疗效，为进一步开发可视化肿瘤精准光热治疗方式奠定了基础。