癌症检测（共7篇）
癌症检测 篇1
美国科研人员日前利用纳米技术, 极大提高了常规免疫检测的灵敏度。这将有助于癌症的早期检测, 从而为治疗争取更多时间。
酶联免疫吸附测试是一种常规的医学检测手段, 通过模拟人体免疫系统对致病因子的特异性识别反应, 检测血液等提取物中出现的特定致病因子。然而, 这种测试的灵敏度较低, 通常只能进行疾病中晚期检测。
普林斯顿大学终身教授、美国工程院院士周郁领导的研究小组利用纳米压印技术, 制造出直径约为60纳米 (约为人类毛发直径的千分之一) 的玻璃纳米柱规则阵列, 将他们与55纳米的超薄金属薄膜结合后, 制成表面等离子激源增强器件, 从而放大位于其表面的分子信号。通过将传统的检测器皿替换成这种纳米结构衬底, 研究人员成功地将前列腺癌致病因子的检测灵敏度从每毫升5 400亿个致病因子提高到每毫升18万个致病因子。这项技术目前正在美国斯隆—凯特林癌症研究所进行进一步的应用检验, 以期早日得到商业化普及。
癌症检测 篇2
铅山县人民医院麻醉科
何义文
癌症疼痛是指癌症、癌症相关性病变及抗癌治疗所致的疼痛，癌症疼痛常为慢性疼痛。疼痛是癌症患者的常见症状。晚期癌症患者的疼痛发生率约60%～80%，其中1/3的患者为重度疼痛。据世界卫生组织(WHO)统计,每年世界上有1000万人患上癌症,我国每年新增癌症患者180万,死亡140万,平均每3分钟就有1.3人死于癌症,而且癌症的发病率呈急剧上升趋势。据《文汇报》报道，在过去不到20年的时间内，我国癌症发病率上升69%，死亡率增长了29.4%。去年癌症新增病例人数约为139万，占世界癌症发病总数的17%，基本接近1/5。其中男性发病率接近世界平均发病率，而女性癌症发病率与1986年相比下将了近24%。如此庞大的癌症人群，几乎每时每刻都在承受着疼痛的折磨，一些病人甚至绝望并产生轻生念头，对病人本人、其家庭和社会都会带来很大影响。对于癌症疼痛的治疗，首先应该认识到，在现代医学发展的今天，绝大多数癌症疼痛都能通过治疗得到有效控制，故不应该消极对待；其次，癌症病人常常有严重心理障碍，因此要重视这些心理因素和社会因素，对他们进行心理治疗，包括临终关怀。我国近10余年来，推行世界卫生组织癌症疼痛三阶梯止痛治疗原则的各种形式学习班及专题学术研讨会议数百次。经过政府部门和专家学者的共同努力，我国的癌症疼痛治疗工作取得了明显的进展。医护人员在癌症治疗的临床实践中积累了一定的经验。但仍然存在很多问题，例如大量患者仍然镇痛不足、很多基层医师对麻醉性镇痛药品的使用有认识不足。有必要进一步加强癌症疼痛及非癌性痛的普及宣传教育工作，进一步推行和完善规范化疼痛治疗工作。
癌症疼痛患者未得到合理镇痛治疗的主要障碍源于三方面:一是医务人员方面：对癌症疼痛及镇痛治疗工作不够重视；对癌症疼痛评估不足，未常规使用疼痛评估方法；对癌症疼痛镇痛药物及辅助用药知识不足。二是药品供应及管理方面：镇痛药品种还不能充分满足临床需要；患者获取镇痛药，尤其是阿片类镇痛药不够方便；镇痛药品的费用较高，不少患者无法承受长期镇痛治疗的药品费用。部分临床常用镇痛药，包括强阿片类镇痛药，未列入医疗基本用药及医疗保险基本用药范围；管理部门及管理人员过度担心镇痛药品成瘾，过度担心药品滥用及流失，而忽视保障镇痛药的合理医疗用药。三是患者、家属及社会方面：缺乏癌症疼痛及镇痛治疗知识；担心过早使用镇痛药，今后无镇痛药可用；误认为接受强阿片类药治疗就意味着开始吸毒及放弃抗癌治疗；宗教、社会观念及教育影响，认为应该忍受疼痛。癌症疼痛的产生原因及分类：
1、肿瘤侵犯所致的疼痛；
2、抗肿瘤治疗所致的疼痛 ；3．与肿瘤相关的疼痛 ；4．非肿瘤或治疗所致的疼痛。规范化疼痛处理：是近年来倡导的镇痛治疗新观念，惟有强调规范化才能有效提高疼痛的诊疗水平，减少疼痛处理过程中可能出现并发症。疼痛的规范化处理原则：明确治疗目的主要是缓解疼痛、改善功能、提高生活质量。
癌痛治疗目前的主要方法：
一、病因治疗；
二、镇痛药物治疗；
三、非药物治疗；
四、神经阻滞疗法及神经外科治疗。药物治疗是癌症疼痛治疗的主要方法。世界卫生组织的癌症三阶梯止痛治疗指导原则是癌症疼痛治疗的基本共识。治疗原则是：按阶梯治疗；无创给药；按时给药；个体化给药；注意具体细节。在临床上无创给药有口服、贴剂、栓剂（直肠给药），配合辅助用药如止吐、黏膜保护及胃肠动力药物、通便缓泻药物、安定类药物、激素类、抗抑郁药物、抗惊厥药等。非药物治疗方法常见的有：神经破坏性治疗：将神经毁损药物如无水乙醇、苯酚等直接注入到 神经干（下颌神经，肋间神经）、神经节（半月神经节）、神经丛（腹腔神经丛）、椎管内（感觉神经根），从而阻断神经的传导而达到止痛的目的； 病人自控镇痛PCA技术：是一种新型的镇痛技术，即是在病人感觉疼痛时按压启动键，通过由计算机控制的微量泵向体内注射设定量的药物，其特点是在医生设置的范围内，它可以通过静脉、硬膜外、皮下等多种方式给药，病人自己按需要调控注射止痛药的时机和剂量，达到不同病人、不同时刻、不同疼痛强度下的不同镇痛要求。其他治疗方法：
1、心理治疗包括：支持性心理治疗、生物反馈疗法、行为疗法；
2、手术止痛 ：切断神经支配达到止痛；
3、放射线疗法：外照射和放射核素治疗；
4、介入治疗；
基因检测与癌症预防 篇3
这让人们对利用基因检测来有效预防疾病（尤其是癌症）投入了更多的期待。
2015年1月，美国癌症协会发布报告称，美国过去20年癌症死亡率下降，至少有150万人躲过了死神的召唤。美国癌症协会将癌症死亡率下降归结于吸烟人口减少、癌症预防、早期癌症筛查和治疗技术的进步等因素。
而基因检测作为针对癌症防治的分子学方法越来越被人们接受。在美国，每年有四五百万人参加基因检测。
据生物芯片上海国家工程研究中心北方基地统计，随着中国人消费能力和健康保健意识的不断增强，越来越多的人将认识到基因检测的重要性，预计每年基因检测量至少在300万人次以上。
一个人一生只需做一次
癌症是最常见的基因疾病，所有癌症的发生，都源自DNA序列的异常。这些DNA序列的异常可能从父母中遗传而来，也可能来自于体内外环境造成的突变，或者两者兼具。
“和一般的体检不同，通过基因检测来预防癌症，一个人一生只需要做一次就够了。因为自身所携带的基因是从父母那里遗传下来，所以这些基因不论你从什么时候做，都是一成不变的。” 美国北岸大学健康中心副院长、个性化肿瘤治疗项目主任、复旦大学公共卫生学院遗传转化和健康干预中心主任徐剑锋对《瞭望东方周刊》说。
个性化的癌症筛查检测也并非是越早越好。徐剑锋说，“我们一般建议35岁以后的成人可以考虑，新生儿并没有那么紧迫。”
2015年7月，美国人类遗传学会（ASHG）发布了儿童和青少年基因检测声明。报告的第一作者、犹他大学的Jeffrey Botkin教授表示：“我们只掌握了有限的数据来说明基因检测是如何影响儿童和他们的家庭，所以我们建议，除非通过基因检测数据能够及时获得医疗辅助，否则，基因检测应推迟到孩子们成年后再进行。”
“癌症筛查作为三级预防的重要部分，是降低发病率、死亡率以及提高生活质量的有效方法，但是按照目前一刀切的标准筛查方案，会导致低风险个体的过度筛查。”复旦大学健康传播研究所所长傅华说。
在美国，有专门的获得政府认证执照的基因医学咨询师，他们也属于医疗从业人员。患者是否该做某项筛检，以及筛检结果出来之后是否该进行治疗，都由他们提出建议，进而由咨询师和临床医师互相配合开展基因检测。
如何评估遗传风险
在基因技术之前，家族史常用来作为遗传风险评估的重要指标。
但是受家族大小、家族成员间的联系程度等诸多因素影响，仅仅依靠这个指标难以确定遗传风险。也就是说，没有家族史并不意味着没有遗传风险。比如，一个人的家族没有患癌症的历史，但是他却得了癌症。家族史虽然反映了遗传因素，但是这种间接测量遗传风险的方法偏差较大。
“因此我们需要一个更准确、更直接可靠的方法来评估癌症遗传风险。” 美国北岸大学健康中心教授Charles Brendler说，相比之下，自己的DNA所反映的遗传分数更加可靠。“现有的医学证据表明，遗传分数应用于癌症风险评估的准确性和可靠性完全优于家族史的评价。”
科学家们目前已经鉴定出几百个与常见癌症风险相关的位点，将其进行组合，计算出每种癌症的遗传分数。
“对于每一种癌症，每个人都可以获得一个特定的遗传分数。这些遗传分数能够锁定你得哪种癌症的风险比较高。”徐剑锋解释说。
除此以外，科学家们已经鉴定出200多个致癌基因，几乎囊括大多数常见癌症。如果在这些基因中发现一个致病性突变位点，那么患一种或者几种类型癌症的风险就可能较高。
总而言之，个性化癌症筛查就是结合遗传分数、高外显率的致癌基因，以及家族病史，提供全面的遗传风险评估。
“预防死亡”
“基因检测和个性化癌症筛查的重点是预防癌症造成的过早死亡。”徐剑锋说，对于乳腺癌、前列腺癌以及大肠癌而言，早发现意味着90%患者可以生存5年以上。
而对于生存率低的癌症来说，高危人群进行癌症筛查也是有用的。虽然基因无法改变，但是获知自己的患癌风险意味着早有准备。知道自己遗传癌症的发病风险高低，以及是否带有目前已知的致癌基因突变等，可以选择性地设计癌症筛查的起始年龄、筛查方法、筛查频率甚至选择预防性手术等预防措施。
比如，美国演员安吉丽娜·朱莉为了预防乳腺癌和卵巢癌，先后进行了乳腺和卵巢摘除手术。“朱莉身上不仅有乳腺癌、卵巢癌的家族史，还携带有BRCA1这种基因突变，她患乳腺癌和卵巢癌的风险比一般人高很多。”徐剑锋说。
2014年2月国家食药监管总局、国家卫计委联合为了规范行业发展，叫停了基因测序项目。2014年12月和2015年1月，医政医管局和妇幼健康服务司先后下达通知，基因测序重新被卫计委“再开闸”。 除此以外，2015年6月8日，发改委发布《国家发展改革委关于实施新兴产业重大工程包的通知》，其中提到要重点发展基因检测等新型医疗技术，并将在3年时间内建设30个基因检测技术应用示范中心。
现在有不少公司纷纷推出基因检测服务，但无法评估其准确性。徐剑锋说，“就国内的商业基因检测项目而言，检测什么基因、如何解释基因结果，以及如何有效安全实施等，都还需要科学的指南。”
徐剑锋表示，要让公众认识到基因检测和癌症遗传风险评估给每个人所带来的好处，“同时我们也在积极探索一个安全有效的、基于基因检测的个性化癌症筛查模式。”
检测癌症早期症状的传感器 篇4
不仅如此, 这种传感器在化疗后的几天之内, 便可检测出接受化疗的癌症患者病情是否有好转, 而目前的仪器设备则需要等病人接受化疗后几个月, 才能做出类似的判断, 给癌症患者造成了莫大的痛苦。在斯坦福大学的这种生化传感器方案中, 微芯片内部共集成有64个生化传感器, 可以检测出多种不同种类的癌症病变。
另外, 今天9月底, 多伦多大学的科学家也利用纳米科技开发出了另一种生化传感器, 这种传感器同样可以在癌症早期检测到癌变症状。
今年8月份, 华盛顿大学医学院的科学家则开发出了一种“纳米蜜蜂”, 这种技术能利用纳米级尺寸的微粒将蜂毒素传递给癌肿瘤细胞并将其杀死, 在针对小白鼠的试验中, 这种技术已经能成功杀死白鼠体内的癌细胞, 并使癌肿瘤的尺寸缩小。
癌症检测 篇5
简单抽血就能检测
现代医学上，已将恶性肿瘤与冠心病、高血压、糖尿病一样，定义为一种慢性疾病，但是我国的肿瘤死亡率和带瘤生存期都远落后于欧美日等国家。为此，国内肿瘤领域不断提出“精准医疗”理念，即以大数据为基础，以新技术为工具，为癌症患者研究出更具有针对性的个性化医治。
精准医疗=精准诊断+精准治疗。传统肿瘤分子诊断技术，需要通过手术或穿刺获取组织样本，具有对患者产生创伤、无法进行动态监测等局限性。随着分子诊断技术高速发展，CTC、PDX、CtDNA技术迎风而起，不用组织穿刺，通过血液、尿液这类非侵犯性取得的标本进行诊断和评估，无侵入性、可频繁多次检测，有助于医生精准地针对不同患者选择治疗方案，开出不同耐受、吸收和疗效程度的药物。
这是个“未来一代”的技术，只需简单抽血就能检测完成。CTC技术就好比在血液高速公路上，拦下“癌症运输车”来找疾病信号。随着实体肿瘤的生长，在周围微环境发生特定的变化时，一部分肿瘤细胞将获得异常的活动能力，这些细胞如同邪恶的尖兵，从原发肿瘤上脱落，在身体里寻找新的落脚点。搭乘血液快线的脱落肿瘤细胞被称为循环肿瘤细胞（CTC）。CTC检测技术不仅仅能够用来评估已被诊断的癌症患者，还有可能帮助未察觉到患有癌症者检测出癌症。国外研究发现，CTC检测技术有助于肺癌、转移性胰腺癌、结直肠癌、乳腺癌和前列腺癌患者的诊治。
肿瘤的诊疗不可否认它有一定的模式，但是不能照搬，应该“因人施治”。目前，CTC的计数可用于判断预后以及复发检测；对CTC进行单细胞测序，可指导肿瘤用药、掌握癌症的动态变化，及时调整治疗方案；从血液中分离出来的活体CTC，还可进行进一步培养，用于构建肿瘤研究模型等。例如有的癌症患者发现肿瘤很早，阴影也就几毫米，甚至片子上都看不清，结果很快就转移，这类患者通过CTC检测，能够对早期发现和后期治疗提供有效“决策”。
肺癌转移的“预言师”
任何治疗方案都不能“包治百癌”，我们先通过CTC早期检测和预测出哪些患者是可以获益的，再进行精准治疗。对于那些不能获益的患者，就要及时地更换治疗方案。我们的团队，已在临床运用CTC检测这一新技术，目前重点用于预测肺部肿瘤的转移及复发。
根据世界卫生组织统计，肺癌已经成为全球男性和女性的第一癌症杀手。目前，肺癌也是我国发病率最高的癌症，年发病率为35/10万（即每10万人就有35人患肺癌）。而且，肺癌起病隐匿，70%的患者在诊断时已发展至晚期。同时，癌症相关的死亡原因为转移，肝脏为最常见转移部位。
肺癌的癌变、发生发展、侵袭转移、化疗、放疗抵抗、复发及预后等是一个十分复杂的过程。肺癌患者通过CTC检测技术，可实现肿瘤的早期诊断、靶向药物的选择以及动态疗效监测等。CTC还能成为“预言师”，让医生和患者通过它的检查结果，判断能否手术切除及生存期的预测因素。研究发现，不能手术切除患者，其CTC阳性率显著高于可手术切除患者，反过来运用CTC检测结果，则可参考是否选择手术。
比如，肺癌患者血液中已经查见循环肿瘤细胞，不管原发肿瘤大小，甚至“个体化”分子分期为IV 期，都不会选择先做手术，而是先做化疗，然后复查CTC后再考虑是否适合手术治疗；如果化疗后血液中没有发现CTC，技术上又能做到肺癌及受侵的组织器官完全切除，则考虑选择手术治疗；手术后再根据术后的病理分期，补充术后辅助化疗或放化疗。CTC还可用于快速判断治疗是否有效，如果CTC水平在化疗期间降低，则提示治疗是有效的。以往，通过常规的CT扫描，需要在治疗后的2～3月，才能判断肿瘤生长是否得到了有效遏制。
目前，临床条件下进行的CTC评价数据较为零散，且较少将CTC数据做为肺癌患者手术“门槛”。所以我们倡导，应当根据肺癌患者的“个体化”分子分期和分子分型不同，决定治疗方案的个体化精准选择，合理地、有计划地综合应用现有的治疗手段。特别是，运用CTC检测技术时时评估肿瘤发展状态。
癌症检测 篇6
据报道,悉尼大学的物理学家已设想出一种方式,在磁共振成像(MRI)机器中点燃纳米级人造钻石,作为癌症的指路明灯。
钻石无法在MRI扫描中自燃,但经过某些操作,它们可以被检测到。论文首席作者雷哲(Ewa Rej)说:“我们在纳米金刚石里磁化了原子,令它们能在MRI扫描中燃烧。”
经处理的钻石随后会被依附到用来针对癌症的特定化学物质上,并注射到体内,在病人身体中穿行时受到追踪。如果患癌,化学物质会被吸引到相应的区域,钻石则在MRI扫描时发挥灯塔作用。
研究者希望用这个发现来揪出初期难以被检测到的癌症,例如脑癌和胰腺癌。澳大利亚癌症协会(Cancer Australia)的CEO佐巴斯(Helen Zorbas)对此表示欢迎。她说:“脑癌和胰腺癌属于最致命的癌症。”
癌症检测 篇7
根据世界卫生组织于2014年2月4日世界癌症日发布的2014年《世界癌症报告》[1],癌症已经成为全世界人类的最大致死原因,而中国的癌症发病率已经居于世界首位。随着环境污染,食品安全等各种问题的涌现,人类健康受到很多来自外部环境的威胁,无疑加剧了各种癌症发生的可能。因此如果能实现癌症的早期诊断和个性化的诊疗是非常重要的,可以大大降低癌症的死亡率,同时也提高病人的生存质量。生物医学成像技术在癌症的各个临床阶段中正在发挥越来越重要的作用,包括癌症预测、筛选、指导活检、癌症的分期、转移、预后、治疗计划和复发等各个阶段[2]。目前采用的癌症成像技术有无创的X射线断层扫描(CT),磁共振成像(MRI),超声(US)、正电子发射断层扫描(PET)、单光子发射断层显像(SPECT)和光学成像(Optical imaging)等多种影像手段进行检测。然而,这些成像技术大多数不能用于微观层面上的检测。
与此同时,随着纳米技术的快速发展,越来越多的研究工作者开始利用纳米颗粒作为多模态分子影像探针的载体。以纳米材料作为多模态分子影像探针的载体具有下述几方面的优点:①高的比表面积,可以同时装载生物靶向分子和影像探针分子;②通过负载于纳米颗粒,可以有效改善生物靶向性分子的体内稳定性和探针分子的药代动力学;③适宜的尺寸,可以利用肿瘤组织的高通透性和滞留效应(EPR效应)被动靶向肿瘤,提高影像探针的利用率。目前人们已将现有的光学成像技术与先进的纳米粒子为基础的光学对比剂相结合,实现了高分辨率的活体肿瘤成像。其中,可发射荧光的光学纳米颗粒——量子点,已经应用于多种生物医学成像研究中。本文将主要介绍量子点在癌症成像和早期检测中的应用。
2 量子点的定义以及在成像方面的优势
量子点(Quantum Dots,QDs)是一类由Ⅱ/Ⅵ族或Ⅲ/Ⅴ族元素组成的,直径为2～10 nm,能够接受激光激发产生荧光的半导体纳米微晶体,具有纳米颗粒典型的量子效应和独特的光学特性。与传统的有机染料和荧光蛋白相比,量子点具有荧光强度高,不容易淬灭的特点;此外,其发射的荧光波长可以通过量子点的尺寸,化学组成和晶格结构改变,能够在可见光和红外区的大范围波段进行调制,因此,量子点在生物成像领域有着很多的应用,并且被广泛应用于癌症成像和早期诊断[3]。
3 量子点在癌症成像和检测方面的应用
3.1 细胞成像的应用
研究人员应用量子点在体外检测,标记固定的细胞和组织标本,以及活细胞成像等方面做了很多工作。通过将量子点进行不同类型的功能化,如耦合链霉亲和素,抗体,受体配体如表皮生长因子(EGF)或血清素,识别肽等,可以将量子点靶向标记到细胞表面的蛋白。比如,在很多乳腺癌中都有高表达的HER2受体,将HER2受体的抗体加入已固定的乳腺癌细胞SK-BR-3,就可以用连接了免疫球蛋白IgG抗体的量子点进行成像。也可以将量子点标记在链霉亲和素上,可以靶向结合了生物素的一抗,对乳腺癌细胞进行成像[4]。王贺宁等在量子点表面耦合了透明质酸,通过透明质酸和CD44受体的靶向作用,实现了对CD44受体高表达的乳腺癌细胞MD-MB-231和MCF-7的特异性成像[5]。
除了对固定细胞的成像,量子点的长时间稳定性和高荧光效率,也使得量子点在活细胞成像方面有很大的优势。阮刚等人使用Tat肽结合的量子点(TAT-量子点)来进行活细胞成像,观察了活细胞摄取纳米颗粒以及在细胞内的转运。实验结果表明,该肽偶联的量子点通过巨吞噬作用内化。Tat-量子点首先束缚到囊泡的内表面上,继而被细胞器捕获。此外,他们还发现,TAT-量子点可以与细胞膜上的结构,例如丝状伪足结合,而且包含QD的囊泡能够从丝状伪足的前端夹断。这些结果不仅为Tat肽介导的传送机制提供了新的解释,也可用于纳米粒子探针作为细胞内靶向和成像的发展[6]。
3.2 早期癌症检测
除了用于细胞成像,生物偶联的量子点也用于靶向标记生物组织样本,进行生物标志物的成像。特别是在免疫组织化学中使用的多色量子点探针,是临床上非常重要的应用。将4种不同颜色波长的量子点(565,605,655和705 nm)分别与4种不同的骨转移行为的肿瘤标志物N-钙粘蛋白,EF (延伸因子)-1,E-钙粘蛋白和波形蛋白进行耦合,可以对FFPE前列腺癌的病理组织切片进行多色染色。用图像处理软件分析CCD采集到的图像,通过分析不同颜色量子点的荧光强度,就可以得到对应的病理切片中不同的肿瘤标记物浓度[7]。
3.3 在体成像
肿瘤的在体成像面临着很大的挑战,需要敏感性好,特异性高的探针分子。目前的成像机制一方面是造影剂的被动靶向,即利用肿瘤诱导生成的血管通常结构都不稳定,并且有很大的内皮空隙。这些空隙可以允许大分子通过(≤400 nm),并且由于缺乏有效的淋巴引流,这些大分子可以在肿瘤的微环境聚集。这种增强的渗透保留效应,也叫EPR效应,使得纳米颗粒和纳米治疗剂在肿瘤成像中发挥了很多的作用。
另一方面,癌细胞表面表达的一些特异性的生物分子,如表面受体等,可以用做探针分子主动靶向的分子靶标。在成像探针的研究中,癌抗原(分子成像)的主动靶向在医学领域有了很多的发展,可以用来检测早期癌症及其转移。由于量子点具有很强的荧光信号,并且可以偶联多个分子,可以与多种抗原进行高敏感性和特异性的癌症成像。
2002年Akerman等人最早开展了这方面的工作。他们将量子点与肿瘤细胞和肿瘤血管的亲和性肽进行偶联,通过静脉将这些探针注射进入负载乳腺癌肿瘤的小鼠后,组织切片的显微荧光成像表明量子点可以特异性标记宿主的肿瘤血管系统[8]。之后Gao等人将量子点靶向肿瘤,进行了动物全身尺度的成像。通过将量子点与针对前列腺特异性膜抗原(PSMA)的抗体偶联,静脉注射到荷人类前列腺癌的小鼠皮下,成像结果显示注射了主动靶向量子点的的肿瘤荧光比注射非靶向量子点的荧光信号显著增强[9]。用同样的方法,Yu等人将甲胎蛋白抗体偶联至量子点,能够主动靶向小鼠的肝癌模型[10]。Cai等则采用量子点标记了整合素靶向肽RGD,显著增强了人脑胶质瘤肿瘤对量子点的摄取[11]。
细胞毒性和量子点在标记细胞过程中对细胞和动物体潜在的干扰是目前量子点的应用过程中的主要问题。目前最常使用的量子点的化学成分中含镉等有毒重金属原子[12],而二价镉是有肾毒性的,因此利用量子点进行活细胞和动物的成像具有很大的争议。虽然这些重金属元素被掺入到量子点的核里,外层包裹了生物惰性的硫化锌和稳定的聚合物,但这些在临床上使用作为造影剂是否安全,还需要进一步的考察。由于发表的文章中用了多种不同的合成,增溶和功能化的方法,因此量子点的毒性问题比较复杂。很多文献当中并没有发现量子点在使用的浓度和实验过程中对细胞活力、形态、功能或发育不良的影响(从数小时至数天)。然而也有一些研究工作在较高浓度时,观测到了对胚胎发育的影响[13]。因此,量子点并不能说是完全无害的,但应该存在一个安全剂量范围,使得量子点的应用过程中不影响生物体活性。现在有很多工作通过改变量子点的成分,合成出了不含镉等有毒重金属的量子点,如Ag2S,CuInS2量子点等,大大降低了量子点的毒性,生物相容性有了很大的提高。
4 未来趋势
在临床应用中,往往需要对多个诊断指标的联合分析,才能够对疾病进行比较精确的诊断。而单一模态无法提供病灶的全面信息,若单独进行各个模态的成像则需要对患者分别注射影像制剂,进行多次成像,对患者将是一系列的痛苦。如果能有一体化的多模态的分子影像探针,仅需注射一次影像制剂,就可在多模态的成像仪器上一次性得到多个模态的影像结果,充分发挥不同成像模态的优势,获得全方位的更精确的疾病信息。这将大大减少患者的痛苦,对医生也省去了很多工作。因此发展一体化的多模态探针是分子影像探针领域的一个新趋势。
近年来,已经陆续有一些结合了不同成像模态的分子影像探针被报道。例如2010年,Kimura等人将Cy5.5近红外染料和64Cu-DOTA共价连接到Knotiin Peptide上,实现了整合素的特异性标记和小鼠的全身成像[14]。Ting等人将18F和近红外染料结合到Lymphoseek即DTPA修饰的右旋糖苷上,实现了受体特异性的前哨淋巴结(SLN)的成像[15]。将耦合血卟啉的组氨酸螯合99Tcm则可做成荧光/同位素双模态探针的活体成像[16]。
与小的有机荧光分子比较,量子点具有大表面积,因此可以通过多功能的化学修饰来做成双模态或多模态的探针。比如将量子点与其他成像剂(例如,放射性核素或顺磁性探针)和治疗剂(例如,抗癌药物),通过化学连接或通过简单的物理方法连接,从而可以得到多功能纳米结构,实现多模态成像和成像治疗一体化。目前利用量子点制备的双模态探针已有报道。2007年,Schipper等人用64Cu标记800 nm和625 nm波长的氨基-PEG商业化的量子点,量化地研究了量子点在小鼠体内的全身性的分布,实现了PET和荧光的双模态成像[17]。2008年,Ducongé等人将18F标记在磷脂胶束的量子点表面,实现小鼠全身的双模态成像[18]。这两个工作作为将PET同位素和量子点结合的双模态探针最早的尝试,提供了双模态在体成像的可能。也有研究者将InP/ZnS量子点作为核,外围连接MRI分子探针Gd,做成MRI/荧光量子点双模态探针,细胞穿透肽的连接则促进了纳米颗粒进入细胞进行双模态成像[19]。Farokhzad等人报道了将量子点,核酸适体,和小分子抗癌药物阿霉素(DOX)结合的的三元体系,实现了在体外的靶向成像,治疗和传感药物的释放[20],从而使量子点可以作为成像治疗一体化的探针。
此外,由于传统量子点含有有毒重金属成分,因此发展新型的低毒性量子点也是未来的趋势。王强斌课题组合成了量子产率更高、生物相容性更好、尺寸均匀可控的Ag2S近红外量子点,细胞成像实验结果表明,通过在量子点表面修饰不同的特异性生物分子,可实现对不同细胞系进行特异性标记。通过系统的细胞生物安全性评价,包括细胞增殖、坏死和凋亡、活性氧和DNA损伤实验等结果表明,Ag2S近红外量子点几乎没有细胞毒性[21]。此外,高明远等人合成出了CuInS2等量子点,也提高了量子点的生物相容性。同时还合成出了掺Mn的量子点,从而可以进行MRI和荧光的双模态成像,实现了低毒量子点的双模态成像应用[22]。
5 总结
作为一种新型的荧光探针,量子点已经在生物医学成像和癌症检测的领域有了很多的应用。量子点不会取代传统的荧光分子或荧光蛋白融合技术,但量子点的多种优良特性比如更好的耐光性,近红外区域的光谱,以及长时间的单分子灵敏度,将很好地补充传统荧光技术的不足。量子点技术的发展,将可以大大地提高生物成像和检测的能力。
致谢