通过瘤内注射金纳米棒介导近红外光的光热转换在小鼠肿瘤模型中诱导靶向性轻度高热

靶向热疗是一种新兴的癌症治疗方法，旨在选择性地升高肿瘤温度，同时尽量减少对周围健康组织的损伤。本方法描述了一种高效、低资源消耗且可重复的诱导金纳米棒介导的实体瘤热疗的方式。通过将金纳米棒直接注射到肿瘤内，随后暴露于近红外光，可实现对肿瘤的精确、可控且高度局部化的加热。

该方案的成功取决于使用适当波长的近红外光有效激活深层组织中的金纳米棒，以及在整个过程中对体内肿瘤温度进行准确的实时监测。从癌细胞注射后约第7天开始，或当肿瘤可触及后，每日进行肿瘤测量。在开始实验前，测量肿瘤的宽度、长度和高度，以计算总肿瘤体积。

当肿瘤体积达到约50立方毫米时，开始进行实验操作。在本实验模型中，肿瘤体积在癌细胞注射后第10至12天之间达到该大小。在无菌生物安全柜中，使用1毫升注射器配31号针头，根据每个肿瘤的体积吸取相应体积的金纳米棒溶液。

在注射金纳米棒之前，使用鼻罩以每分钟0.8升的流速输送2%异氟烷对小鼠进行麻醉。在两只眼睛上涂抹眼用润滑剂，以防止角膜干燥并尽量减少可能的激光损伤。如有必要，剃除肿瘤周围多余的毛发，确保皮肤表面暴露，并用乙醇对肿瘤表面进行消毒，擦去任何毛发或碎屑。

激光照射前，将金纳米棒以每立方毫米肿瘤体积一微克的浓度注射到肿瘤内。如有必要，可将注射分为两个瘤内位点，以确保金纳米棒在肿瘤内部有效分布。注射后务必擦去皮肤表面残留的金纳米棒。

对于对照组小鼠，注射与金纳米棒处理组等体积的无菌磷酸盐缓冲液（PBS）进行瘤内注射。在插入前，用乙醇清洁瘤内温度探针。轻柔地将温度探针插入肿瘤组织的中心部位。

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，并在治疗过程中最大限度地降低热损伤风险。调节激光器位置，使其正对肿瘤中心的正上方。根据所需的激光光束直径覆盖肿瘤表面积，使用辐照度对照表确定最佳的激光器高度。

打开激光器和热电冷却源，然后将激光系统接入电源，再开启热电冷却源。

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，调节激光器的电流输出，以达到约1瓦特每平方厘米的目标辐照度。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毫安时，得到的辐照度为0.82瓦特每平方厘米，该参数已针对我们的肿瘤模型进行了优化。

从此时起，确保激光操作室内所有人员佩戴针对所用光波长认证的激光防护眼镜。在激光平台旁设置一个热成像相机，对准小鼠以在激光操作过程中监测皮肤表面温度。启动热电偶数据记录软件进行记录，并确保实时显示肿瘤内部温度随时间变化的曲线图。

转动激光安全钥匙以启用光源输出。通过踩下脚踏板开始激光照射。在激光启动时，肿瘤内部温度将开始上升，大约需要15秒至2分钟进入42至48摄氏度的目标高温范围。如果肿瘤内部温度接近48摄氏度，请松开脚踏板，使温度回落。

在温度随时间变化的显示图上，应能实时观察到温度的下降。当肿瘤内部温度降至约43摄氏度时，使用脚踏开关重新启动激光照射。温度应再次开始上升，且不再低于热疗范围。

持续进行激光的开关循环，以确保肿瘤保持在热疗温度范围内。温度随时间变化的显示曲线应开始反映出激光的这种开关循环模式。在整个维持肿瘤热疗的过程中，需持续监测皮肤表面温度，确保其始终低于50摄氏度。

维持高温5分钟后，松开脚踏开关以停止激光照射，并使肿瘤内部温度降至约37摄氏度。当肿瘤温度恢复至正常水平后，移除温度监测探针，并擦去肿瘤表面多余的芦荟凝胶。将小鼠从鼻罩麻醉装置中取出，在放回饲养笼前观察其苏醒情况。术后恢复期间，将饲养笼部分置于加热垫上，如图所示。

在将小鼠送回饲养设施之前，确保其行为已恢复正常。本表格提供了不同激光电流输出设置（单位为毫安）和工作距离（单位为厘米）对应的辐照度值，单位为瓦特每平方厘米。该表格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，以达到约1瓦特每平方厘米的目标辐照度。

本表中以绿色高亮的数值表示接近每平方厘米一瓦的最优辐照度水平。该图显示了通过瘤内温度探针记录的，在近红外光照射肿瘤期间，瘤内温度随时间（毫秒）变化的代表性曲线。图A展示了在注射金纳米棒的小鼠中，为维持瘤内温度处于热疗温度范围所需的激光开关循环模式。

该方法强调了在整项操作过程中密切监测肿瘤内部温度并循环施用激光以维持轻度高温范围的重要性。图B显示了在近红外光照射五分钟期间，注射金纳米棒的小鼠与对照组（注射PBS）小鼠之间肿瘤内部温度的平均差异。若未注射金纳米棒，暴露于近红外光下的肿瘤无法升温至轻度高温范围。

与注射PBS的肿瘤相比，注射金纳米棒的肿瘤温度显著升高，前者温度稳定在39至40摄氏度左右，而后者则达到42至48摄氏度的高热温度。我们采用金纳米棒介导的靶向高热疗法，在多种对称性癌症模型中，均能在治疗后48至72小时内诱导肿瘤体积缩小。图A显示了在4T1乳腺癌模型中，经金纳米棒介导的靶向高热疗法后的肿瘤体积测量结果。

图B显示的是黑色素瘤模型B16 F10，图C显示的是结直肠癌模型CT26。治疗后48至72小时内肿瘤体积增长减缓或减少，提示结果为阳性。执行本方案时，准确实时监测体内肿瘤温度至关重要，以确保达到轻度高温范围，并保证治疗的一致性。

按照此操作步骤，应每日进行肿瘤体积测量，以记录肿瘤体积的变化。在两到三天内出现肿瘤消退是治疗成功的积极指标。