通过瘤内金纳米棒对近红外光进行光热转换，诱导小鼠肿瘤模型中的靶向轻度热疗

该协议提出了实体瘤模型中靶向热疗所需的技术和方法。该方法利用瘤内注射金纳米棒对近红外光进行光热转换，在肿瘤微环境中诱导局部加热。

靶向热疗是癌症治疗中的一种新兴方式，旨在选择性地升高肿瘤温度，同时最大限度地减少对周围健康组织的损害。该方法描述了一种在实体瘤中诱导金纳米棒介导的热疗的高效、低资源密集型和可重复的方法。采用直接瘤内注射金纳米棒，然后暴露于近红外光，可以对肿瘤进行精确、受控和高度局部的加热。

该协议的成功取决于使用适当波长的近红外光对金纳米棒进行有效的深层组织激活，以及在整个过程中对肿瘤内部温度的准确实时监测。从第七天左右开始，在癌细胞注射后或每当肿瘤变得可触及时开始每天测量肿瘤。在开始手术之前，测量肿瘤的宽度、长度和高度以计算肿瘤总体积。

目标是在肿瘤达到大约 50 毫米立方的体积后执行该程序。对于我们的模型，该肿瘤体积是在癌细胞注射后第 10 天和第 12 天之间实现的。在无菌生物安全柜中，使用带有 31 号针头的 1 密耳注射器根据每个肿瘤体积抽取适当体积的金纳米棒。

在注射金纳米棒之前，使用以每分钟0.8升的流速输送2%异氟醚的鼻锥麻醉小鼠。在双眼上涂抹眼部润滑剂，以防止干燥并尽量减少任何潜在的激光损伤。如有必要，剃掉肿瘤周围多余的皮毛以确保皮肤表面暴露，并使用乙醇对肿瘤表面进行消毒，擦去任何皮毛或碎屑。

在激光照射之前，以每毫米立方肿瘤体积一微克的浓度在瘤内注射金纳米棒。如有必要，将注射液分成两个瘤内部位，以确保黄金纳米棒在肿瘤内有效分布。注射后确保擦掉皮肤表面多余的金色纳米棒。

对于对照组小鼠，瘤内注射与金纳米棒治疗组使用的等体积的无菌PBS。插入前用乙醇清洁瘤内温度探头。轻轻地将温度探头插入肿瘤块的中间。

在肿瘤表面涂抹一层约五毫米厚的均匀芦荟凝胶，以防止皮肤溃疡并最大限度地减少治疗期间热损伤的风险。调整激光以对齐肿瘤中间的正上方。使用辐照度查找表根据覆盖肿瘤表面积所需的激光束直径确定最佳激光高度。

打开激光和热电冷却源。然后将激光系统插入电源。打开热电冷却源。

蓝色 LED 灯将亮起，30 秒后，温度将稳定在 25 摄氏度。根据辐照度查找表，调整激光电流输出，以达到大约每平方厘米 1 瓦的目标辐照度。在我们的实验中，激光高度为 1.5 厘米，光束直径为 1.3 厘米，激光电流为 1800 毫安，辐照度值为每平方厘米 0.82 瓦，针对我们的肿瘤模型进行了优化。

从这一点开始，确保激光手术室中的所有人员都佩戴经过认证的激光安全眼镜，以适应所用光的波长。在激光平台附近设置一个热像仪，指向鼠标，以监测激光手术期间的皮肤表面温度。开始在热耦合数据记录软件上记录，并确保实时显示肿瘤内部温度与时间的关系图。

转动激光安全钥匙以启用源输出。通过踩下脚踏板开始激光给药 在激光开始时，肿瘤内部温度将开始升高，大约需要 15 秒到 2 分钟才能进入 42 至 48 度的目标热量范围。如果肿瘤内部温度接近 48 度，请将脚从踏板上移开，让温度回落。

这种温度下降应该在温度与时间显示图上实时可见。一旦肿瘤内部温度降至 43 度左右，使用脚踏板重新启用激光给药。温度应再次开始升高，而不会超出热量范围。

继续此作，以关闭激光，以确保肿瘤保持在高热范围内。温度与时间的显示图应开始反映激光器的关闭循环模式。在肿瘤热疗的整个维持过程中，持续监测皮肤表面温度，确保其保持在 50 摄氏度以下。

保持热疗五分钟后，松开脚踏板以停止激光给药，并让肿瘤内部温度回落至 37 摄氏度左右。一旦肿瘤恢复到正常温度，取出温度监测探头并擦去肿瘤表面多余的芦荟凝胶。将小鼠从鼻锥麻醉剂中取出，并在返回笼子之前监测动物的唤醒为了手术后的恢复，将笼子部分放在加热垫上，如下所示。

在将小鼠送回饲养设施之前，确保它们已恢复正常行为。该表提供了不同激光电流输出设置（以毫安为单位）和工作距离（以厘米为单位）的辐照度值（以瓦特每平方厘米为单位）。该表用于根据覆盖肿瘤表面所需的光束直径确定合适的激光高度，并实现大约每平方厘米一瓦的目标辐照度。

此表中突出显示的绿色值表示接近每平方厘米 1 瓦的最佳辐照度水平。该图显示了在肿瘤暴露于近红外光期间内部肿瘤温度探头记录的代表性内部肿瘤温度曲线随时间的变化（以毫秒为单位）。图A显示了金纳米棒注射小鼠的开关激光循环模式，以将肿瘤内部温度维持在高热范围内。

它强调了密切监测肿瘤内部温度和激光给药循环的重要性，以在整个手术过程中保持热范围。图B显示了注射金纳那罗德和对照或PBS注射小鼠在近红外光暴露五分钟期间肿瘤内部温度的平均差异。如果不注射金纳米棒，暴露于近红外光的肿瘤将不会加热到温和的高温范围。

PBS 注射的肿瘤在 39 至 40 摄氏度左右稳定，而金纳米棒注射的肿瘤达到 42 至 48 度的高热温度。我们的金纳米棒介导的靶向热疗可在治疗后 48 至 72 小时内诱导多个镜像癌症模型的肿瘤体积缩小。图A显示了4T1中的肿瘤体积测量值，4T1是金纳米棒介导的靶向热疗后的乳腺癌模型。

图B显示了黑色素瘤模型B16 F10，图C显示了结直肠癌模型CT26。治疗后 48 至 72 小时内肿瘤体积增长减少或减慢表明结果呈阳性。在执行该方案时，准确实时监测肿瘤内部温度对于确保达到温和的热范围并始终如一地进行治疗至关重要。

在此程序之后，应每天进行肿瘤体积测量以记录肿瘤体积的变化。两到三天内肿瘤消退是治疗成功的积极指标。