双歧杆菌联合PLGA纳米粒改变肿瘤声学环境对HIFU治疗增效的研究

【作者】 罗勇； 徐蝶； 高悬； 熊洁； 蒋冰蕾； 汪瑶台； 唐瑜； 陈醇； 张勇； 贺雪梅； 张瑛苹； 邹建中；

【机构】 重庆医科大学生物医学工程学院省部共建国家重点实验室培育基地—重庆市超声医学工程重点实验室重庆市生物医学工程学重点实验室重庆市微无创医学协同创新中心； 重庆两江新区第一人民医院超声科； 重庆医科大学附属第一医院超声科；

【摘要】 目的制备一种新型的长双歧杆菌(B.longum)联合聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米粒的高强度聚焦超声(HIFU)增效剂,探讨其改变肿瘤声学环境的机制以及对HIFU消融肿瘤效果的影响。方法超声双乳化法制备载液态氟碳PLGA纳米粒(PFH/PLGA),碳二亚胺法连接缀合双歧杆菌(PFH/PLGA-B.longum)。15只荷瘤裸鼠随机分为3组,每组5只,设PBS组、PFH/PLGA组与PFH/PLGA-B.longum,小动物荧光成像仪观察PFH/PLGA-B.longum在肿瘤内的驻留时间;革兰染色、匀浆培养检测双歧杆菌在肿瘤内的增殖;Masson染色和CD34染色分析双歧杆菌增殖对肿瘤微环境的影响。60只荷瘤裸鼠随机分为6组,每组10只,非线性高能超声和生物力学压缩实验对肿瘤的声学特性及组织硬度定量分析。设置单纯HIFU治疗组、PBS+HIFU组、B.longum+HIFU组、PLGA+HIFU组、PFH/PLGA+HIFU组和PFH/PLGA-B.longum+HIFU组,通过120 W 3 s HIFU治疗剂量,观察即刻各组HIFU消融后靶区灰度值变化,TTC染色观察凝固性坏死体积、计算各组能效因子以及免疫组化综合评价治疗效果。结果 PFH/PLGA-B.longum有较强的肿瘤特异靶向性,革兰染色和匀浆培养结果表明双歧杆菌仅在肿瘤组织内定植和增殖,而不分布于其他器官。Masson染色和CD34染色显示PFH/PLGA-B.longum组胶原纤维和微血管密度为11.31±2.33%、7.38±2.26%,与对照组差异有统计学意义(P<0.05)。非线性高能超声系统及生物力学压缩实验测得PFH/PLGA-B.longum组平均声速、声衰减和弹性模量值分别为1788.14±72.92 m/s、2.86±0.59 dB/cm和14.89±3.54 KPa。HIFU消融实验研究结果表明,使用相同HIFU治疗剂量,PFH/PLGA-B.longum组的灰度值最高,与其余各HIFU治疗组比较差异具有统计学意义(P<0.05)。TTC染色显示PFH/PLGA-B.longum组凝固性坏死体积最大,与其余各HIFU治疗组比较差异具有统计学意义(P<0.05)。PFH/PLGA-B.longum组能效因子最低,与其余各HIFU治疗组比较差异具有统计学意义(P<0.05)。H&E、PCNA、TUNEL病理切片及免疫组化观察,PFH/PLGA-B.longum组消融后细胞核碎裂溶解更明显,细胞增殖核抗原(PI)最低,细胞凋亡率(AI)最高,与其余各治疗组相比差异有统计学意义(P<0.05)。结论所制备的新型HIFU增效剂PFH/PLGA-B.longum能长时间富集在肿瘤部位,有效改变肿瘤组织声环境和微环境,显著提高HIFU治疗效率。更多还原