新型近红外荧光钛夹的制备与性能研究

发布时间：2020-04-21 00:00

【摘要】：[目的]胃肠道癌(Gastrointestinal tumor,GC)是常见的恶性肿瘤,在外科手术中,为确定病变的切除范围,因此精准的病变定位至关重要。此前学者曾提出一种涂有荧光染料的近红外荧光钛夹,经离体及动物在体实验验证可实现胃肠道肿瘤切除的术中导航,但尚未对制备钛夹所需材料的安全性及稳定性做出研究。因此,本研究选择了五种可制备近红外荧光钛夹的材料,对比各种胶体的荧光强度及稳定性,从而制备出可用于人体且稳定的近红外荧光钛夹。构建近红外荧光腹腔镜系统进一步验证此钛夹术中定位的可行性。[方法]牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)、玻璃离子水门汀粘结剂(Glass-ionomer cement,GIC)、光固化树脂350XT(白色、半透明色)分别与不同浓度的吲哚菁绿(Indocyanine green,ICG)(乙醇溶液稀释浓度为2.5、1.25、0.63、0.31、0.16、0.08、0.04、0.02、0.01、0.005mg/ml)混合,对比每种胶体的荧光强度并筛选出ICG的最佳浓度。将五种胶体与ICG混合后制成荧光钛夹,置于肠液中验证胶体的稳定性。同时,将荧光钛夹置于4℃、黑暗环境中储存35天以验证其储存性能。最后,将荧光钛夹置于猪胃黏膜标本下,使用小动物成像系统对标本进行近红外荧光成像,通过定位钛夹在黏膜层的位置来判断此方法定位病变的可行性。采用荧光滤波片、近红外相机、白光相机与商用光学配件构建近红外荧光腹腔镜,并对其成像分辨率、速度等进行测试。通过对近红外荧光胶体样本、动物在体下近红外荧光钛夹的荧光成像验证此系统的成像能力。[结果]1.0.02mg/ml的ICG溶液(512倍稀释比例)分别与BSA、白色/半透明350XT混合后荧光信号最强;ICG溶液浓度为0.078mg/ml(64倍稀释比例)时PMMA与其混合后荧光最强;0.039mg/ml(286倍稀释比例)的ICG加入玻璃离子水门汀中信号最强。2.各种胶体与不同浓度的ICG进行混合后可产生不同荧光强度的荧光。其中以BSA组荧光信号最强,其次为半透明色350XT与白色350XT,之后为PMMA,GIC荧光信号最弱。除玻璃离子水门汀组外,其他各组的荧光强度均高于对照组(ICG乙醇溶液)。3.在稳定性实验中,BSA型钛夹浸泡后荧光强度衰减近92.4%,PMMA组浸泡后荧光强度衰减约44.2%,GIC组荧光强度衰减约69.5%;然而,半透明色350XT与白色350XT浸泡后荧光强度仅衰减4.4%与20.2%。4.钛夹储存在黑暗、4℃环境下35天后的荧光强度可基本保持不变。5.离体动物标本成像中,胶体的荧光信号能穿透猪胃组织,可清晰观察到钛夹的位置。6.成功构建出近红外荧光腹腔镜系统,此系统的分辨率最大可至70um,在1920×1080分辨率下最高可实现100帧/秒的拍摄速度。在离体与在体实验中此系统均可呈现清晰的荧光图像。[结论]经验证,半透明型350XT型胶体为制备近红外荧光钛夹的最佳材料。将此种胶体制备的钛夹置于动物消化道标本下进行离体近红外荧光成像,证实了可通过消化道浆膜层成像能够明显定位钛夹位置,从而定位肿瘤病变、指导手术切除,从而缩小外科手术切除范围,减少术后并发症、改善患者的生存质量。成功构建了近红外荧光腹腔镜系统,具有近红外荧光成像、提高图像质量的优势,初步具备了与近红外荧光钛夹相结合的条件,更加适用于胃肠道肿瘤的术中导航。半透明350XT型近红外荧光钛夹可辅助腹腔镜实现胃肠道肿瘤病变的术中定位。
【图文】：

胶体,荧光强度,稀释比例,成像

各种胶体混合后加入 EP 管中使用 IVIS 系统进行成像（图1A）。0.02mg/ml 的 ICG 溶液（512 倍稀释比例）与 BSA、白色/半透明 350XT 混

胶体,荧光强度,荧光,白色

图 2 半透明色/白色 350XT 胶体型荧光钛夹荧光强度分析。A 一系列不同稀释浓度的 ICG 溶液分别与半透明色/白色 350XT 混合后制备出荧光钛夹。每个钛夹前臂上代表一种 ICG 浓度。分别对两种钛夹进行白光（左）和近红外荧光（右）成像；B 使用IVIS Spectrum 系统对每个前臂上胶体的荧光强度进行量化，对比不同 ICG 浓度下制备出荧光钛夹的区别。3.3 近红外荧光钛夹荧光稳定性研究为进一步确定各种胶体能否长时间、稳定存在于消化液中，我们对胶体进行了稳定性研究。将各种胶体制备荧光钛夹（ICG 均为最佳配比浓度）在消化液中浸泡 3h（图 2A），可见 BSA、PMMA 与 GIC 均有不同程度的胶体缺失与颜色减退，其中以 BSA 最明显，PMMA 其次；相反，半透明色/白色 350XT 胶体颜色与大小未发生明显变化。分别对比各种胶体在浸泡肠液前后的荧光强度变化（图 2B、2C），BSA 型钛夹浸泡后荧光强度衰减近 92.4%，PMMA 组浸泡后荧光强度衰减约 44.2%，GIC 组荧光强度衰减约 69.5%；然而，，半透明色 350XT 与白色 350XT
【学位授予单位】：安徽医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R735;R318.08

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