已开发出一种与磁共振成像兼容的 定制化基于激光的加热装置，用于对皮下肿瘤进行局部加热，从而在肿瘤区域特异性地激活热敏脂质体中药物的释放。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
本文内容
摘要
摘要
脂质体已被用作靶向实体瘤的药物递送系统，利用增强的渗透性和滞留效应（EPR效应），显著降低全身毒性。然而，脂质体中包封药物释放不足限制了其临床疗效。为克服肿瘤部位药物生物利用度低的问题，已开发出温度敏感型脂质体，以实现药物的靶向部位特异性释放。本实验室设计并开发了一种热激活型热敏脂质体顺铂（CDDP）制剂，称为HTLC，可在实体瘤部位触发CDDP的释放。热激活递送 体内 在小鼠模型中，使用自行设计的基于激光的加热装置实现了这一目标，该装置在肿瘤部位产生适形加热模式，经磁共振测温（MRT）证实。在整个加热过程中，采用光纤温度监测设备实时测量温度，并通过调节激光功率在线调整热量输出。在磁共振（MR）影像引导下，通过共包载MR对比剂优化药物递送即， 将钆特醇（gadoteridol）与顺铂（CDDP）共同包载于热敏脂质体中，用于验证加热方案并评估药物在肿瘤部位的蓄积情况。加热方案包括在给予热敏脂质体（HTLC）前进行5分钟的预加热，以及注射后持续加热20分钟。该加热方案可有效释放包载药物，在加热的肿瘤组织中观察到相较于未加热肿瘤及肌肉组织最显著的磁共振信号变化。本研究证实了基于激光的加热装置在临床前热敏脂质体研发中的成功应用，并强调了采用磁共振成像指导加热方案验证以优化药物递送的重要性。
引言
实体瘤的病理生理学特性导致纳米级系统具有增强的通透性和滞留效应（EPR）。这一特性促使多种药物递送系统的开发，这些系统利用EPR效应靶向肿瘤组织，同时最大限度地减少全身性副作用1。脂质体递送技术已被广泛用于药物或成像探针的输送2。尽管与传统化疗相比，脂质体显著降低了全身毒性，但在临床疗效方面改善甚微3,4。研究表明，疗效受限的主要原因是药物无法从载体中有效释放4,5。因此，开发能够响应外部刺激而被激活并释放包载药物的脂质体已成为研究热点。多年来，热疗作为一种相对安全的治疗方式已被用于癌症患者6。因此，以热作为外部触发因素的热敏脂质体的研发成为一种合理的策略，在临床转化方面具有巨大潜力。事实上，含溶血磷脂的阿霉素热敏脂质体制剂（LTSL-DOX）目前已进入临床评估阶段7。
近期关于LTSL-DOX的临床数据显示，热疗的实施方案是影响患者治疗效果的关键因素8。在人体中，通常使用射频、微波、激光和超声换能器在肿瘤部位局部施加高温治疗9。在需要对皮下肿瘤进行加热的临床前研究中，最常采用的是加热导管10,11和水浴装置12,13。本文中，我们介绍一种使用定制激光加热装置对皮下肿瘤进行加热的新方法，该方法可实现对肿瘤体积更适形的加热。 该装置采用与磁共振兼容的材....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
方案
1. 脂质体的制备
- 将脂质 1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DPPC）、1-硬脂酰-2-羟基-sn-甘油-3-磷酸胆碱（MSPC 或 S-lyso-PC）和 N-(羰基-甲氧基聚乙二醇 2000)-1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷脂酰乙醇胺（mPEG2000-DSPE）溶于氯仿中。例如，制备 10 ml HTLC 时，称取 314.4 mg DPPC、39.4 mg MSPC 和 83.9 mg mPEG2000-DSPE 置于棕色玻璃小瓶中，加入 2 ml 氯仿溶解，然后将小瓶置于 60 °C 水浴中加热 30 秒。
- 使用旋转蒸发仪除去氯仿。将所得脂质薄膜置于高真空条件下过夜（O/N）。
- 对于 10 ml HTLC 的制备，用 5 ml 0.1N Tris 缓冲液（pH 7.4）水合脂质薄膜 1 小时。同时，称取 162.4 mg 1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷脂酰甘油（DPPG）脂质和 100 mg CDDP 粉末，用含 30% 乙醇的 5 ml 0.1N Tris 缓冲液（pH 7.4）水合 1 小时。
- 对于 Gd-HTLC 制剂，称取相同量的 DPPG 脂质和 10 mg CDDP 粉末，然后用 2.5 ml Gd-HP-DO3A 溶液（279.3 mg/ml）与 2.5 ml 含 30....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
结果
HTLC 脂质体采用常规方法制备，包括脂质膜形成、水化、挤出和透析。在涉及 CDDP 的操作步骤中，应特别注意避免 CDDP 接触任何铝材质，否则会因形成黑色沉淀而导致 CDDP 失活。HTLC 的示意图见图3。HTLC 的理化性质已在近期发表于《控制释放杂志》（Journal of Controlled Release）的一篇论文中进行了总结16。Gd-HTLC 制剂中钆和铂的浓度分别为 1.87±0.28 mg/ml 和 0.10±0.02 mg/ml。
基于激光加热装置的照明系统采用三个小型相连腔室，可在直径为10 mm的出口处提供均匀的光照分布（±15%）。根据激光的功率设置，使用经校准的积分球测量得到的功率范围为0.5至1.7 W/cm2。结果以肿瘤横截面图形式显示在图4中。假设总功率为1 W，则肿瘤内任意位置的最大辐照度为70 mW/cm2。与肿瘤表面下方的峰值辐照度相比，皮肤表面处的激光功率下降至原来的二分之一。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
讨论
脂质体最早于20世纪60年代被开发作为药物递送载体，可将其内部水相容积中携带亲水性药物，同时将疏水性药物包载于其脂质双分子层中2。除了用于治疗用途外，当脂质体标记放射性核素或装载成像对比剂时，也已被探索用于诊断应用17。近年来，诊疗一体化（theranostics）及治疗-诊断配对策略受到关注，为影像引导下的患者分层和药物递送提供了新机遇17,18。本研究基于影像引导药物递送的概念，利用自行设计的基于激光的加热装置，在磁共振（MR）引导下评估热敏脂质体的触发式药物释放效果。
如上所述，通常使用水浴或加热导管来加热皮下肿瘤。水浴法需要将整个肢体浸入热水中，导致药物不仅在肿瘤部位释放，还会在整个肢体中非特异性释放。使用加热导管则需将一根18 G导管置入肿瘤中心，且研究表明，为达到热稳态，需要相对较长时间的加热（15分钟）11。
在本研究中，新设计的基于激光的加热装置能够以共形方式向肿瘤区域传递热量，这一点已通过基于磁共振的温度分布图评估得到证实.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
致谢
本研究由加拿大卫生研究院（CIHR）向 C.A. 和 D.A.J. 提供的运营资助支持。作者感谢加拿大创新基金会和玛格丽特公主癌症基金会为资助STTARR研究设施所做的贡献，该设施支持了本研究中的成像与治疗研究部分。
....访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 旋转蒸发仪 | Heidolph Instruments GmbH & Co.KG | Laborota 4000 | |
| 高压挤出器 | Northern Lipids Inc. | T.001 | 10 ml 热压筒 |
| 加热循环器 | VWR International LLC. | 11305 | 连接至挤出器 |
| 聚碳酸酯膜滤器 | Whatman | 110605;110606 | |
| 差示扫描量热仪 (DSC) | TA Instruments | Q100 | |
| 电感耦合等离子体原子发射光谱仪 (ICP-AES) | PerkinElmer | Optima 7300DV | |
| Zetasizer 粒度电位仪 | Malvern Instruments Ltd. | Nano-ZS | |
| 细胞培养箱 | NuAire Inc. | NU-5800 | |
| 自动夹伤口夹施加器 | Becton Dickinson | 427630 | |
| 自动夹伤口夹移除器 | Becton Dickinson | 427637 | |
| 伤口夹 | Becton Dickinson | 427631 | 9 mm |
| 763 nm 激光设备 | Biolitec | Ceralas CD 403 激光器 | |
| 激光探头 | Thorlabs Inc. | FT400EMT | 带 SMA 和平切连接器 |
| 光谱漫反射标准板（照明器） | Labsphere Inc. | FAST-SL-5CMX5CM | |
| CSTM-SL-5CMX5CM | |||
| 7 特斯拉临床前磁共振 (MR) 成像系统 | Bruker Corporation | Biospec 70/30 | |
| 光纤温度传感器 | LumaSense Technologies Inc. | Luxtron FOT Lab Kit | |
| 积分球 | Newport Corporation | 819C | |
| 光功率计 | Newport Corporation | 1830-R |
参考文献
- Maeda, H., Wu, J., Sawa, T., Matsumura, Y., Hori, K. Tumor vascular permeability and the EPR effect in macromolecular therapeutics: a review. J Control Releas. 65 (1-2), 271-284 (2000).
- Simard, P., Leroux, J. C., Allen, C., Meyer, O. Liposomes for Drug Delivery. Nanoparticles for Pharmace....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
重印与许可
