INC之Rutka教授：超越前沿的恶性脑瘤纳米外科切除术( 二 )

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图1：12岁男孩右枕脑神经导航工作站的手术截图。磁共振成像 (MRI) 上的肿瘤以橙色标出。绿线代表在线探针用于评估切除深度。在这种情况下，神经外科医生已将脑肿瘤切除到其与正常大脑无异。左上图描绘了皮肤概览和指向肿瘤的在线探针。神经影像学的进展，神经导航、术中MRI 和连续神经监测促进了人类脑肿瘤的切除，同时最大限度地减少对相邻正常脑组织的有害影响。
实验数据表明， SERS 图像引导切除GBM 比使用手术显微镜和使用5-ALA技术衍生的肿瘤荧光切除术更有优势。相对于静态拉曼显微镜，手持拉曼扫描仪的优势在于其可操作性和克服突出的脑组织阻碍静态显微镜视野的的问题。手持拉曼扫描仪可以用更好的速度进行数据采集，且可以提供实时操作指导，并且可用于查询手术床的任何角度。相比基于荧光图像引导的切除，例如使用 5-ALA ，独特的金二氧化硅SERS 纳米粒子可以产生寿命更长的光信号，因为有机染料分子可以荧光漂白。事实上，有些手持式拉曼扫描仪已经在临床实践中使用，这有利于迅速推动纳米技术进入神经外科手术室。
1、纳米粒子设计
纳米粒子的设计和结合可能会继续改善它们的结果并使其更无缝过渡到临床试验。虽然众所周知， 2-100 nm 范围内的纳米材料可以影响细胞信号传导过程，有体外证明有最佳尺寸范围，介于40 和 50 nm ，其中纳米粒子具有最大的细胞学效应（图2）。他们的数据表明有机会在体外利用给定细胞系统中纳米粒子的大小，并在体内增强它们的吸收，以获得最大的理想效果。如细胞毒性、细胞凋亡或减少扩散的癌症治疗。因此，确定治疗GBM的最佳纳米颗粒尺寸和其他癌症可能需要额外的努力来测试不同大小的实验中的纳米粒子开始临床试验之前的模型。

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2、克服血脑屏障
在本文中报告了由Kerabeber等人的研究，在静脉内全身输送金纳米颗粒后，归纳耦合等离子体质谱(ICP-MS) 用于量化SERS治疗GBM 对纳米颗粒的吸收细胞。作者表明，只有约 0.8% 的注射剂量每克肿瘤的 SERS 粒子数组织被发现在肿瘤，这是相对较小的部分。网状内皮系统的清除可能会减少，在某种程度上，通过镀金带有聚乙烯的纳米颗粒乙二醇 (PEG) 。此外，可以想象作者可能有在实验中实现了更高百分比浓度的金二氧化硅 SERS 纳米粒子GBM 肿瘤，如果他们之前已经操纵了血脑屏障静脉给药SERS纳米粒子。 BBB 是一种高度选择性但包含脑毛细血管内皮的可渗透细胞基质，通过紧密连接连接的细胞与星形细胞分离的足部过程由一个明确定义的基底膜。对于穿过 BBB 的治疗剂，它们必须使用被动或主动运输机制。很久以前就知道，小的非极性亲脂剂将很容易穿过 BBB ，而极性或水基化合物将需要主动传输机制。 BBB的体外模型具有被开发用于测试金纳米粒子的渗透性。 Etame 等人已证明大小依赖性渗透PEG 包覆的金纳米粒子，其中较小的核心尺寸金纳米粒子与较短的PEG 链长部分导致BBB 的最佳渗透（图3）。