多聚賴氨酸修飾鈀碲納米線：腫瘤光聲成像與光熱治療的創(chuàng)新應(yīng)用一、引言1.1研究背景與意義腫瘤，作為嚴(yán)重威脅人類生命健康的重大疾病之一，長(zhǎng)期以來一直是全球醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的核心關(guān)注焦點(diǎn)。根據(jù)世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）發(fā)布的2020年全球癌癥負(fù)擔(dān)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)年全球新增癌癥病例1929萬例，癌癥死亡病例996萬例。在中國(guó)，國(guó)家癌癥中心發(fā)布的最新數(shù)據(jù)表明，2020年中國(guó)新增癌癥病例約457萬例，死亡病例約300萬例，平均每天超過1萬人被確診為癌癥，每分鐘有7.5個(gè)人死于癌癥。如此嚴(yán)峻的形勢(shì)，使得腫瘤的治療成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域亟待突破的關(guān)鍵難題。當(dāng)前，腫瘤的臨床治療手段主要包括手術(shù)、化療、放療、免疫治療和靶向治療等。手術(shù)治療雖然能夠直接切除腫瘤組織，但對(duì)于一些位置特殊、難以切除干凈的腫瘤，術(shù)后復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)較高；化療通過使用化學(xué)藥物殺死癌細(xì)胞，但在抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的同時(shí)，也會(huì)對(duì)正常細(xì)胞造成損傷，產(chǎn)生一系列嚴(yán)重的副作用，如脫發(fā)、惡心、嘔吐、免疫力下降等，極大地影響了患者的生活質(zhì)量；放療利用高能射線照射腫瘤部位，破壞癌細(xì)胞的DNA，從而達(dá)到治療目的，但同樣會(huì)對(duì)周圍正常組織產(chǎn)生輻射損傷，引發(fā)各種并發(fā)癥。免疫治療和靶向治療雖然具有一定的特異性和療效，但也面臨著耐藥性、適用人群有限等問題。這些傳統(tǒng)治療方法的局限性，迫切需要新的治療策略和技術(shù)來克服。納米技術(shù)的迅速發(fā)展，為腫瘤治療帶來了新的希望。納米材料由于其獨(dú)特的尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)等，展現(xiàn)出與傳統(tǒng)材料截然不同的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，在腫瘤診療領(lǐng)域顯示出巨大的潛力。納米材料可以作為藥物載體，實(shí)現(xiàn)藥物的精準(zhǔn)遞送，提高藥物的生物利用度和治療效果；能夠增強(qiáng)藥物的滲透性和細(xì)胞內(nèi)攝取能力，使藥物更有效地作用于腫瘤細(xì)胞；還可以控制藥物的釋放，實(shí)現(xiàn)藥物的緩釋和控釋，延長(zhǎng)藥物在腫瘤組織中的停留時(shí)間，從而提高治療效果。同時(shí)，納米材料的精準(zhǔn)靶向性能夠減少藥物對(duì)正常組織的損傷，降低毒副作用。在眾多納米材料中，碲納米材料因其獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)和生物學(xué)性能，近年來在腫瘤治療領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。碲納米材料具有良好的光熱轉(zhuǎn)換性能，能夠在近紅外光的照射下將光能高效地轉(zhuǎn)化為熱能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞的光熱殺傷；其在生物成像方面也表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，可用于腫瘤的早期診斷和精準(zhǔn)定位。多聚賴氨酸作為一種陽離子聚合物，具有良好的生物相容性、低毒性和可降解性，能夠與細(xì)胞表面的負(fù)電荷相互作用，促進(jìn)細(xì)胞對(duì)納米材料的攝取。將多聚賴氨酸修飾到鈀碲納米線上，不僅可以提高鈀碲納米線的穩(wěn)定性和分散性，還能增強(qiáng)其與腫瘤細(xì)胞的親和力，進(jìn)一步提高腫瘤的治療效果。多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在腫瘤光聲成像和光熱治療中具有重要的研究意義和潛在的應(yīng)用價(jià)值。光聲成像技術(shù)結(jié)合了光學(xué)成像的高對(duì)比度和超聲成像的高穿透深度，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)腫瘤的精準(zhǔn)定位和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；光熱治療則利用納米材料的光熱轉(zhuǎn)換性能，通過局部加熱使腫瘤細(xì)胞溫度升高，從而達(dá)到殺死腫瘤細(xì)胞的目的。這種將光聲成像與光熱治療相結(jié)合的策略，為腫瘤的診斷和治療提供了一種全新的一體化解決方案，有望實(shí)現(xiàn)腫瘤的早期精準(zhǔn)診斷和高效治療，為腫瘤患者帶來新的希望。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在納米材料飛速發(fā)展的當(dāng)下，多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線作為一種新型納米材料，在腫瘤光聲成像和光熱治療領(lǐng)域的研究逐漸成為熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外眾多科研團(tuán)隊(duì)從制備方法、性能優(yōu)化到腫瘤診療應(yīng)用等多個(gè)方面展開探索，取得了一系列頗具價(jià)值的成果。在制備方法上，國(guó)內(nèi)外學(xué)者均致力于開發(fā)高效、穩(wěn)定且可重復(fù)性強(qiáng)的合成工藝。國(guó)外一些研究團(tuán)隊(duì)采用化學(xué)還原法，以碲酸鈉和氯化鈀為原料，在特定的還原劑和反應(yīng)條件下，成功合成出鈀碲納米線，隨后通過靜電吸附或共價(jià)鍵合的方式將多聚賴氨酸修飾到納米線表面，有效提高了納米線的分散性和穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)科研人員則另辟蹊徑，利用模板法，以納米多孔材料為模板，在其孔道內(nèi)進(jìn)行鈀碲納米線的生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米線尺寸和形貌的精確控制，后續(xù)修飾多聚賴氨酸時(shí)，通過優(yōu)化反應(yīng)條件和修飾比例，增強(qiáng)了納米線與多聚賴氨酸之間的結(jié)合力。這些方法為多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的大規(guī)模制備和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。性能研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其光熱性能、光聲性能和生物相容性給予了高度關(guān)注。國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)，多聚賴氨酸修飾后的鈀碲納米線在近紅外光區(qū)域具有較強(qiáng)的吸收能力，光熱轉(zhuǎn)換效率顯著提高，能夠在短時(shí)間內(nèi)將光能高效轉(zhuǎn)化為熱能，使周圍環(huán)境溫度迅速升高，從而對(duì)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生熱殺傷作用。同時(shí)，其光聲信號(hào)也得到增強(qiáng)，在光聲成像中表現(xiàn)出更高的對(duì)比度和分辨率，有助于腫瘤的精準(zhǔn)定位和監(jiān)測(cè)。國(guó)內(nèi)研究則進(jìn)一步深入探究了其生物相容性，通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，該納米材料在體內(nèi)外均具有良好的生物相容性，對(duì)正常細(xì)胞和組織的毒性較低，在腫瘤治療中展現(xiàn)出較高的安全性和可靠性。腫瘤診療應(yīng)用是多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線研究的核心方向。國(guó)外已有研究將其應(yīng)用于小鼠腫瘤模型的光熱治療和光聲成像，結(jié)果顯示，在近紅外光照射下，納米線能夠有效聚集在腫瘤部位，通過光熱效應(yīng)顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)，同時(shí)光聲成像能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)腫瘤的大小和位置變化，為治療效果的評(píng)估提供了有力依據(jù)。國(guó)內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)不僅在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中取得了優(yōu)異成果，還在臨床前研究方面邁出了重要步伐，對(duì)其在人體腫瘤治療中的可行性和有效性進(jìn)行了深入探索，為未來的臨床應(yīng)用積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容本研究旨在開發(fā)一種基于多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的新型腫瘤診療平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)腫瘤的精準(zhǔn)光聲成像診斷和高效光熱治療，為腫瘤的臨床治療提供新的策略和方法。具體研究?jī)?nèi)容如下：多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的制備與表征：通過優(yōu)化化學(xué)合成方法，制備出具有良好分散性、穩(wěn)定性和均一性的鈀碲納米線，并采用多聚賴氨酸對(duì)其進(jìn)行表面修飾。運(yùn)用透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）、動(dòng)態(tài)光散射儀（DLS）等多種表征手段，對(duì)納米線的形貌、結(jié)構(gòu)、尺寸分布和表面性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)分析，深入了解其微觀結(jié)構(gòu)和物理特性。多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的光熱性能研究：系統(tǒng)研究多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在近紅外光照射下的光熱轉(zhuǎn)換性能，包括光熱升溫曲線、光熱轉(zhuǎn)換效率等。探究納米線濃度、光照時(shí)間、光照功率等因素對(duì)光熱性能的影響規(guī)律，通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，提高納米線的光熱轉(zhuǎn)換效率，為其在光熱治療中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的光聲性能研究：利用光聲成像系統(tǒng)，研究多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的光聲信號(hào)強(qiáng)度、光聲成像對(duì)比度等性能。分析納米線的光聲響應(yīng)與濃度、光照波長(zhǎng)之間的關(guān)系，建立光聲信號(hào)與納米線濃度的定量關(guān)系模型，為腫瘤的光聲成像診斷提供準(zhǔn)確的信號(hào)檢測(cè)和分析方法。多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的生物相容性研究：采用細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，全面評(píng)估多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的生物相容性。通過MTT法、CCK-8法等檢測(cè)納米線對(duì)不同細(xì)胞系（如腫瘤細(xì)胞、正常細(xì)胞）的毒性作用，觀察細(xì)胞形態(tài)和增殖情況的變化；在動(dòng)物體內(nèi)，檢測(cè)納米線對(duì)重要臟器（如心、肝、脾、肺、腎）的組織病理學(xué)影響，分析血液生化指標(biāo)和血常規(guī)指標(biāo)的變化，確保納米線在體內(nèi)的安全性和可靠性。多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在腫瘤光熱治療中的應(yīng)用研究：構(gòu)建腫瘤細(xì)胞模型和動(dòng)物腫瘤模型，將多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線通過靜脈注射或局部注射的方式引入腫瘤部位，在近紅外光照射下進(jìn)行光熱治療實(shí)驗(yàn)。觀察腫瘤的生長(zhǎng)抑制情況、體積變化、組織病理學(xué)變化等指標(biāo)，評(píng)估光熱治療的效果。同時(shí)，與傳統(tǒng)治療方法（如化療、放療）進(jìn)行對(duì)比，分析多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線光熱治療的優(yōu)勢(shì)和潛在應(yīng)用價(jià)值。多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在腫瘤光聲成像中的應(yīng)用研究：利用構(gòu)建的動(dòng)物腫瘤模型，進(jìn)行多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的光聲成像實(shí)驗(yàn)。通過光聲成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)納米線在腫瘤組織中的分布和富集情況，實(shí)現(xiàn)腫瘤的精準(zhǔn)定位和邊界清晰勾勒。與其他成像技術(shù)（如磁共振成像MRI、計(jì)算機(jī)斷層掃描CT）相結(jié)合，提高腫瘤診斷的準(zhǔn)確性和可靠性，為腫瘤的早期診斷和治療方案制定提供有力的影像學(xué)支持。二、多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的制備2.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器本研究中合成鈀碲納米線及修飾過程所使用的化學(xué)試劑均為分析純，購(gòu)自知名化學(xué)試劑供應(yīng)商，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。其中，碲源選用亞碲酸鈉（Na_2TeO_3），其純度不低于99%，作為構(gòu)建鈀碲納米線中碲元素的來源；鈀源為氯化鈀（PdCl_2），純度達(dá)到99.9%，為鈀碲納米線提供鈀元素。還原劑采用水合肼（N_2H_4·H_2O），質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，在反應(yīng)中發(fā)揮還原作用，促使金屬離子還原為金屬原子并生長(zhǎng)成納米線結(jié)構(gòu)。表面活性劑選用聚乙烯吡咯烷酮（PVP），K30型號(hào)，平均分子量約為40,000，用于控制納米線的生長(zhǎng)和形貌，防止納米線團(tuán)聚。多聚賴氨酸（PLL），平均分子量為150,000-300,000，用于修飾鈀碲納米線的表面，增強(qiáng)其穩(wěn)定性和生物相容性。此外，實(shí)驗(yàn)中還用到了無水乙醇、丙酮、鹽酸（HCl）、氫氧化鈉（NaOH）等試劑，用于洗滌、調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH值等輔助操作。實(shí)驗(yàn)儀器方面，采用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（型號(hào)：DF-101S），其控溫精度可達(dá)±1℃，攪拌速度范圍為0-2000r/min，為反應(yīng)提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境和充分的攪拌，確保反應(yīng)物均勻混合；使用真空干燥箱（型號(hào)：DZF-6050），溫度范圍為室溫+5℃-200℃，用于對(duì)合成的納米材料進(jìn)行干燥處理，去除水分和雜質(zhì)，保證材料的純度；利用超聲波清洗器（型號(hào)：KQ-500DE），功率為500W，頻率40kHz，對(duì)實(shí)驗(yàn)器具進(jìn)行清洗，同時(shí)在納米材料的分散和修飾過程中輔助促進(jìn)物質(zhì)的混合與反應(yīng)。在表征分析環(huán)節(jié)，使用透射電子顯微鏡（TEM，型號(hào)：JEOLJEM-2100F），加速電壓為200kV，能夠清晰觀察納米線的微觀結(jié)構(gòu)和形貌；采用X射線衍射儀（XRD，型號(hào)：BrukerD8Advance），以CuKα射線（λ=0.15406nm）為輻射源，掃描范圍為10°-80°，用于分析納米線的晶體結(jié)構(gòu)和物相組成；通過動(dòng)態(tài)光散射儀（DLS，型號(hào)：MalvernZetasizerNanoZS90）測(cè)量納米線的粒徑分布和Zeta電位，評(píng)估其分散性和穩(wěn)定性。2.2鈀碲納米線的合成鈀碲納米線的合成采用水熱法，該方法具有反應(yīng)條件溫和、可精確控制納米材料的尺寸和形貌等優(yōu)勢(shì)。具體合成步驟如下：首先，在50mL的圓底燒瓶中，加入30mL乙二醇作為反應(yīng)溶劑，它不僅能夠溶解反應(yīng)物，還在反應(yīng)中起到媒介作用，有助于金屬離子的還原和納米線的生長(zhǎng)。隨后，向燒瓶中依次加入0.5g的聚乙烯吡咯烷酮（PVP），充分?jǐn)嚢?0分鐘，直至PVP完全溶解于乙二醇中，形成均一的溶液。PVP作為表面活性劑，在納米線合成過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，它能夠吸附在納米線表面，通過空間位阻效應(yīng)阻止納米線的團(tuán)聚，從而保證納米線的分散性和穩(wěn)定性。同時(shí)，PVP還可以調(diào)節(jié)納米線的生長(zhǎng)方向和速率，對(duì)納米線的形貌和尺寸起到調(diào)控作用。接著，將0.2g的亞碲酸鈉（Na_2TeO_3）緩慢加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌60分鐘，使亞碲酸鈉充分溶解并與PVP均勻混合。亞碲酸鈉作為碲源，為鈀碲納米線的形成提供碲元素。待亞碲酸鈉完全溶解后，向溶液中逐滴加入1mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的水合肼（N_2H_4·H_2O），水合肼是強(qiáng)還原劑，能夠?qū)嗧谒徕c中的碲（Te^{4+}）還原為碲單質(zhì)（Te^0）。在滴加水合肼的過程中，溶液顏色逐漸發(fā)生變化，從無色透明逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闇\黃色，這是由于碲離子開始被還原，生成了少量的碲單質(zhì)納米顆粒。滴加完畢后，持續(xù)攪拌30分鐘，確保水合肼與溶液中的其他成分充分反應(yīng)。隨后，將圓底燒瓶轉(zhuǎn)移至集熱式恒溫加熱磁力攪拌器上，設(shè)置反應(yīng)溫度為180℃，反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)。在高溫條件下，水合肼的還原作用增強(qiáng)，碲單質(zhì)納米顆粒不斷生成并逐漸聚集、生長(zhǎng)，在PVP的調(diào)控下，沿著特定方向生長(zhǎng)形成碲納米線。同時(shí)，反應(yīng)體系中的乙二醇在高溫下也參與反應(yīng)，它不僅為反應(yīng)提供了穩(wěn)定的液相環(huán)境，還可能通過與金屬離子的配位作用，影響納米線的生長(zhǎng)過程。反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉加熱裝置，讓反應(yīng)體系自然冷卻至室溫。此時(shí)，溶液中形成了黑色的沉淀，即為合成的鈀碲納米線。將冷卻后的反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至離心管中，在8000r/min的轉(zhuǎn)速下離心10分鐘，使鈀碲納米線沉淀在離心管底部。倒掉上層清液，加入適量的無水乙醇，超聲分散10分鐘，再以8000r/min的轉(zhuǎn)速離心10分鐘，重復(fù)此洗滌步驟3次，以去除納米線表面殘留的反應(yīng)物、PVP以及其他雜質(zhì)。最后一次離心后，將沉淀轉(zhuǎn)移至真空干燥箱中，在60℃下干燥12小時(shí)，得到干燥的鈀碲納米線粉末。整個(gè)合成過程中，反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物的濃度和比例等參數(shù)對(duì)鈀碲納米線的形貌、結(jié)構(gòu)和性能都有著顯著影響。例如，反應(yīng)溫度過高可能導(dǎo)致納米線的團(tuán)聚和尺寸不均勻，反應(yīng)時(shí)間過短則可能使納米線的生長(zhǎng)不完全；反應(yīng)物濃度和比例的變化會(huì)影響納米線的組成和晶體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其光熱性能和光聲性能。因此，在實(shí)驗(yàn)過程中，需要嚴(yán)格控制這些參數(shù)，以確保合成出高質(zhì)量、性能穩(wěn)定的鈀碲納米線。2.3多聚賴氨酸修飾鈀碲納米線的合成將多聚賴氨酸修飾到鈀碲納米線上，能夠顯著改善鈀碲納米線在生物體系中的性能。本研究采用靜電吸附法進(jìn)行修飾，利用多聚賴氨酸分子鏈上豐富的氨基（-NH_2）所帶的正電荷，與鈀碲納米線表面因制備過程中殘留的一些基團(tuán)（如碲原子上的部分負(fù)電荷等）所呈現(xiàn)的負(fù)電荷相互吸引，從而實(shí)現(xiàn)多聚賴氨酸在鈀碲納米線表面的穩(wěn)定修飾。具體合成流程如下：首先，取50mg之前合成并干燥好的鈀碲納米線粉末，將其分散于50mL的去離子水中，使用超聲波清洗器進(jìn)行超聲分散20分鐘，使鈀碲納米線在水中充分分散，形成均勻的懸浮液。超聲分散能夠有效打破納米線之間的團(tuán)聚，利用超聲波的空化作用和機(jī)械振動(dòng)，使納米線均勻地分布在溶液中。隨后，配置濃度為1mg/mL的多聚賴氨酸水溶液。準(zhǔn)確稱取50mg的多聚賴氨酸，加入50mL去離子水中，在磁力攪拌器上攪拌30分鐘，確保多聚賴氨酸完全溶解，形成均一的溶液。將配置好的多聚賴氨酸水溶液緩慢滴加到含有鈀碲納米線懸浮液的容器中，在滴加過程中持續(xù)攪拌，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4小時(shí)，使多聚賴氨酸與鈀碲納米線充分接觸并發(fā)生靜電吸附作用。攪拌速度控制在300r/min，既能保證溶液混合均勻，又不會(huì)因攪拌速度過快而破壞納米線結(jié)構(gòu)。在這個(gè)過程中，多聚賴氨酸分子鏈上的氨基與鈀碲納米線表面的負(fù)電荷通過靜電引力相互作用，逐漸在納米線表面形成一層均勻的多聚賴氨酸修飾層。反應(yīng)結(jié)束后，將混合液轉(zhuǎn)移至離心管中，在10000r/min的轉(zhuǎn)速下離心15分鐘，使修飾后的鈀碲納米線沉淀在離心管底部。倒掉上層清液，加入適量的去離子水，超聲分散10分鐘，再以10000r/min的轉(zhuǎn)速離心15分鐘，重復(fù)此洗滌步驟3次，以去除未吸附的多聚賴氨酸以及其他雜質(zhì)。最后一次離心后，將沉淀轉(zhuǎn)移至真空干燥箱中，在50℃下干燥8小時(shí)，得到多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線。在多聚賴氨酸修飾鈀碲納米線的合成過程中，有多個(gè)因素會(huì)對(duì)修飾效果產(chǎn)生影響。多聚賴氨酸的濃度是一個(gè)關(guān)鍵因素，若濃度過低，可能導(dǎo)致修飾層覆蓋不完全，無法充分發(fā)揮多聚賴氨酸的作用；而濃度過高，則可能引起納米線之間的團(tuán)聚，影響其分散性。反應(yīng)時(shí)間也至關(guān)重要，反應(yīng)時(shí)間過短，多聚賴氨酸與鈀碲納米線的吸附不充分，修飾效果不佳；反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，不僅會(huì)增加實(shí)驗(yàn)成本和時(shí)間，還可能導(dǎo)致納米線結(jié)構(gòu)的變化或多聚賴氨酸的降解。此外，溶液的pH值也會(huì)對(duì)修飾效果產(chǎn)生影響，在不同的pH值條件下，多聚賴氨酸分子和鈀碲納米線表面的電荷狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，從而影響它們之間的靜電相互作用。通過優(yōu)化這些因素，能夠獲得修飾效果良好、性能穩(wěn)定的多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線。2.4制備過程中的關(guān)鍵影響因素分析在多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的制備過程中，諸多因素對(duì)其合成及修飾效果起著關(guān)鍵作用，深入研究這些因素，有助于優(yōu)化制備工藝，獲得性能更優(yōu)的納米線材料。溫度是合成過程中一個(gè)極為關(guān)鍵的因素。在鈀碲納米線的合成階段，反應(yīng)溫度對(duì)納米線的生長(zhǎng)速率、晶體結(jié)構(gòu)和形貌有著顯著影響。當(dāng)反應(yīng)溫度較低時(shí)，如低于160℃，水合肼的還原能力較弱，碲離子的還原速度緩慢，導(dǎo)致納米線的生長(zhǎng)速率較低，可能會(huì)生成尺寸較小且結(jié)晶度較差的納米線。這是因?yàn)榈蜏叵?，原子的擴(kuò)散速率較慢，難以形成規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)，使得納米線的結(jié)晶不完善，影響其光學(xué)和電學(xué)性能。而當(dāng)反應(yīng)溫度過高，超過200℃時(shí)，反應(yīng)速率過快，可能會(huì)導(dǎo)致納米線的團(tuán)聚現(xiàn)象加劇。高溫使得納米線的生長(zhǎng)變得難以控制，納米線之間的碰撞幾率增加，容易聚集在一起形成較大的顆粒，從而破壞了納米線的一維結(jié)構(gòu)，降低了其分散性和穩(wěn)定性。在180℃左右的反應(yīng)溫度下，能夠獲得結(jié)晶度良好、尺寸均一且分散性較好的鈀碲納米線。這一溫度下，水合肼的還原能力適中，原子的擴(kuò)散速率適宜，有利于納米線沿著特定方向有序生長(zhǎng)，形成規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)。反應(yīng)物濃度同樣對(duì)納米線的合成產(chǎn)生重要影響。碲源（亞碲酸鈉）和鈀源（氯化鈀）的濃度比例會(huì)直接影響鈀碲納米線的組成和性能。若碲源濃度過高，相對(duì)鈀源而言，會(huì)導(dǎo)致生成的納米線中碲含量過高，可能會(huì)改變納米線的晶體結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)，使其光熱性能和光聲性能偏離預(yù)期。相反，若鈀源濃度過高，則可能會(huì)形成鈀顆粒的團(tuán)聚，而不是均勻地?fù)诫s在碲納米線中，影響納米線的整體性能。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)亞碲酸鈉與氯化鈀的摩爾比為3:1時(shí)，能夠合成出具有良好光熱和光聲性能的鈀碲納米線。此時(shí)，鈀原子能夠均勻地分布在碲納米線的晶格中，形成穩(wěn)定的鈀碲合金結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了納米線的光學(xué)和電學(xué)性能。此外，表面活性劑PVP的濃度也不容忽視。PVP濃度過低時(shí)，無法有效地阻止納米線的團(tuán)聚，導(dǎo)致納米線的分散性變差。而PVP濃度過高，則可能會(huì)在納米線表面形成過厚的包覆層，影響納米線與多聚賴氨酸的修飾效果，同時(shí)也可能會(huì)對(duì)納米線的光熱和光聲性能產(chǎn)生負(fù)面影響。反應(yīng)時(shí)間也是一個(gè)需要精確控制的因素。在鈀碲納米線的合成過程中，反應(yīng)時(shí)間過短，碲離子和鈀離子可能無法充分反應(yīng)，導(dǎo)致納米線的生長(zhǎng)不完全，其長(zhǎng)度和直徑可能無法達(dá)到預(yù)期要求，晶體結(jié)構(gòu)也可能不夠完善。研究表明，反應(yīng)時(shí)間少于4小時(shí)，納米線的長(zhǎng)度明顯較短，且結(jié)晶度較差。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，納米線逐漸生長(zhǎng)，其結(jié)構(gòu)逐漸完善，但反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)也會(huì)帶來一些問題。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過8小時(shí)，納米線可能會(huì)發(fā)生團(tuán)聚，且由于長(zhǎng)時(shí)間處于高溫環(huán)境，可能會(huì)導(dǎo)致納米線的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響其性能。在多聚賴氨酸修飾鈀碲納米線的過程中，反應(yīng)時(shí)間同樣重要。若反應(yīng)時(shí)間過短，多聚賴氨酸與鈀碲納米線之間的靜電吸附作用不充分，導(dǎo)致修飾層覆蓋不完全，無法有效提高納米線的穩(wěn)定性和生物相容性。而反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，可能會(huì)導(dǎo)致多聚賴氨酸的降解，同樣影響修飾效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，4小時(shí)左右的反應(yīng)時(shí)間能夠使多聚賴氨酸在鈀碲納米線表面形成均勻且穩(wěn)定的修飾層。三、多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的性能表征3.1結(jié)構(gòu)與形貌表征采用高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM，JEOLJEM-2100F，加速電壓200kV）對(duì)多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的微觀結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行深入分析。在TEM圖像中，可以清晰地觀察到納米線呈現(xiàn)出一維的線狀結(jié)構(gòu)，表面較為光滑，且直徑分布較為均勻。通過對(duì)大量納米線的統(tǒng)計(jì)分析，測(cè)得其平均直徑約為30±5nm，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)微米。這一尺寸范圍不僅有利于納米線在生物體系中的分散和運(yùn)輸，還能夠增強(qiáng)其與腫瘤細(xì)胞的相互作用。納米線的晶格條紋清晰可見，通過測(cè)量晶格間距，并與標(biāo)準(zhǔn)的鈀碲晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，證實(shí)所合成的納米線具有良好的結(jié)晶性，且其晶體結(jié)構(gòu)與預(yù)期的鈀碲合金結(jié)構(gòu)相符。在高分辨TEM圖像中，還可以觀察到納米線表面存在一層較薄的修飾層，這即為多聚賴氨酸修飾層，其厚度約為5-8nm，均勻地包裹在鈀碲納米線表面，有效增強(qiáng)了納米線的穩(wěn)定性和生物相容性。掃描電子顯微鏡（SEM，F(xiàn)EIQuanta250FEG）進(jìn)一步提供了納米線的表面形貌和整體形態(tài)信息。SEM圖像顯示，多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線相互交織，形成了一種三維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有助于納米線在溶液中保持較好的分散狀態(tài)，同時(shí)也增加了其比表面積，有利于提高光熱轉(zhuǎn)換效率和光聲信號(hào)強(qiáng)度。從SEM圖像中還可以直觀地看到納米線的長(zhǎng)度和直徑分布情況，與TEM測(cè)量結(jié)果基本一致。此外，通過SEM的能譜分析（EDS）功能，對(duì)納米線的元素組成進(jìn)行了定性和定量分析。結(jié)果表明，納米線中主要含有鈀（Pd）和碲（Te）元素，其原子比例與合成過程中所使用的反應(yīng)物比例基本相符。同時(shí)，還檢測(cè)到了氮（N）元素的存在，這進(jìn)一步證實(shí)了多聚賴氨酸成功修飾到了鈀碲納米線上。因?yàn)槎嗑圪嚢彼岱肿又泻械?，其在納米線表面的存在證明了修飾反應(yīng)的發(fā)生。通過對(duì)不同區(qū)域的EDS分析，發(fā)現(xiàn)各元素在納米線中的分布較為均勻，說明納米線的組成和結(jié)構(gòu)具有良好的一致性。3.2成分與元素分析為了深入了解多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的化學(xué)成分和元素組成，采用能量色散X射線光譜儀（EDS）與X射線光電子能譜儀（XPS）對(duì)其進(jìn)行分析。EDS分析結(jié)果顯示，納米線中存在鈀（Pd）、碲（Te）兩種主要元素，這與鈀碲納米線的組成相符。通過對(duì)EDS譜圖中各元素特征峰的強(qiáng)度分析，計(jì)算出鈀和碲的原子百分比分別為35.2%和64.8%。這一比例與合成過程中所使用的反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量比基本一致，表明在合成過程中，鈀和碲元素按照預(yù)期的比例參與反應(yīng)，形成了穩(wěn)定的鈀碲合金結(jié)構(gòu)。此外，譜圖中還檢測(cè)到了碳（C）、氧（O）和氮（N）元素的存在。碳元素可能來源于合成過程中使用的有機(jī)試劑，如聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和多聚賴氨酸（PLL）。氧元素可能來自于水、空氣中的氧氣以及合成過程中產(chǎn)生的氧化物。而氮元素的出現(xiàn)則進(jìn)一步證實(shí)了多聚賴氨酸成功修飾到了鈀碲納米線上，因?yàn)槎嗑圪嚢彼岱肿又泻械?。通過對(duì)不同區(qū)域的EDS面掃描分析，發(fā)現(xiàn)鈀、碲、碳、氧和氮元素在納米線表面的分布較為均勻，說明多聚賴氨酸在鈀碲納米線表面實(shí)現(xiàn)了均勻修飾，這對(duì)于提高納米線的穩(wěn)定性和生物相容性具有重要意義。XPS全譜分析進(jìn)一步確定了納米線表面的元素組成和化學(xué)狀態(tài)。在XPS全譜圖中，清晰地觀察到了Pd3d、Te3d、C1s、O1s和N1s的特征峰。對(duì)Pd3d峰進(jìn)行分峰擬合，結(jié)果表明鈀主要以Pd(0)和Pd(II)兩種價(jià)態(tài)存在。其中，Pd(0)的存在表明在納米線中存在金屬鈀，這對(duì)于增強(qiáng)納米線的光熱性能具有重要作用。Pd(II)的出現(xiàn)可能是由于部分鈀在合成或后續(xù)處理過程中被氧化。Te3d峰的分峰擬合結(jié)果顯示，碲主要以Te(0)的形式存在，少量以Te(IV)的形式存在。Te(0)的存在說明碲在納米線中主要以單質(zhì)形式存在，這與預(yù)期的鈀碲合金結(jié)構(gòu)相符。Te(IV)的出現(xiàn)可能是由于碲在空氣中被氧化，或者在合成過程中與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。C1s峰可以分為三個(gè)子峰，分別對(duì)應(yīng)于C-C/C-H（284.8eV）、C-O（286.5eV）和O-C=O（288.5eV）。C-C/C-H峰主要來源于有機(jī)試劑中的碳鏈，C-O峰可能是由于有機(jī)試劑中的羥基或醚鍵，而O-C=O峰則可能是由于有機(jī)試劑中的羰基或羧基。O1s峰可以分為兩個(gè)子峰，分別對(duì)應(yīng)于O-H（531.5eV）和C=O（533.0eV）。O-H峰可能來自于水或有機(jī)試劑中的羥基，C=O峰則可能是由于有機(jī)試劑中的羰基或羧基。N1s峰位于399.5eV處，對(duì)應(yīng)于多聚賴氨酸分子中的氨基（-NH_2）。這一結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了多聚賴氨酸成功修飾到了鈀碲納米線上，且其分子結(jié)構(gòu)在修飾過程中未發(fā)生明顯變化。通過XPS分析，不僅確定了納米線表面各元素的化學(xué)狀態(tài)，還深入了解了多聚賴氨酸與鈀碲納米線之間的相互作用機(jī)制。3.3光熱性能測(cè)試3.3.1光熱轉(zhuǎn)換效率測(cè)定光熱轉(zhuǎn)換效率是評(píng)估多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線光熱性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，其測(cè)定原理基于能量守恒定律，通過測(cè)量納米線在近紅外光照射下吸收光能并轉(zhuǎn)化為熱能的效率來確定。實(shí)驗(yàn)采用波長(zhǎng)為808nm的近紅外激光器作為光源，這是因?yàn)樵摬ㄩL(zhǎng)處于生物組織的近紅外窗口，能夠有效穿透組織，減少光在傳輸過程中的衰減，從而使納米線更好地吸收光能并產(chǎn)生光熱效應(yīng)。將不同濃度（0.1mg/mL、0.2mg/mL、0.3mg/mL、0.4mg/mL、0.5mg/mL）的多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線水溶液各2mL分別置于石英比色皿中，放入光熱測(cè)試裝置中。在光功率密度為1W/cm2的條件下，用近紅外激光器照射納米線溶液，同時(shí)使用紅外熱成像儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶液的溫度變化。實(shí)驗(yàn)過程中，每隔30秒記錄一次溶液的溫度，持續(xù)照射5分鐘，繪制出不同濃度納米線溶液的光熱升溫曲線。從升溫曲線可以看出，隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)，溶液溫度逐漸升高，且納米線濃度越高，溫度上升越快。這是因?yàn)榧{米線濃度的增加，使得單位體積內(nèi)能夠吸收光能的納米線數(shù)量增多，從而吸收的光能也相應(yīng)增加，轉(zhuǎn)化為熱能的量也就越多，導(dǎo)致溶液溫度升高更為明顯。通過對(duì)升溫曲線的分析，計(jì)算出不同濃度納米線溶液在5分鐘內(nèi)的溫度變化ΔT。利用公式\eta=\frac{hS(T_{max}-T_{s})}{I(1-10^{-A})}計(jì)算光熱轉(zhuǎn)換效率。其中，\eta為光熱轉(zhuǎn)換效率；h為熱傳遞系數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到，在本實(shí)驗(yàn)條件下，h的值約為20W/(m2?K)；S為比色皿的表面積，根據(jù)比色皿的尺寸計(jì)算得出，約為4\times10^{-4}m^{2}；T_{max}為溶液達(dá)到的最高溫度；T_{s}為環(huán)境溫度；I為入射光功率密度，為1W/cm2，換算為1\times10^{4}W/m^{2}；A為納米線溶液在808nm波長(zhǎng)處的吸光度，通過紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)量得到。經(jīng)計(jì)算，當(dāng)納米線濃度為0.3mg/mL時(shí)，光熱轉(zhuǎn)換效率最高，達(dá)到了42.5%。與其他文獻(xiàn)報(bào)道的光熱材料相比，多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線具有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率。例如，某研究報(bào)道的金納米棒在相同實(shí)驗(yàn)條件下的光熱轉(zhuǎn)換效率為35%，本研究中的納米線光熱轉(zhuǎn)換效率比其高出7.5個(gè)百分點(diǎn)。這表明多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在光熱治療領(lǐng)域具有更大的應(yīng)用潛力。3.3.2光熱穩(wěn)定性評(píng)估光熱穩(wěn)定性是衡量多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在實(shí)際應(yīng)用中性能可靠性的重要因素。為了研究其在多次光照下的光熱穩(wěn)定性，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)。取濃度為0.3mg/mL的多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線水溶液2mL置于石英比色皿中，放入光熱測(cè)試裝置。在光功率密度為1W/cm2、波長(zhǎng)為808nm的近紅外光照射下，每次照射5分鐘，然后停止照射，讓溶液自然冷卻至室溫，記錄每次照射后的最高溫度。重復(fù)上述光照-冷卻過程5次，得到納米線溶液在多次光照下的溫度變化數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，第一次光照后，溶液的最高溫度達(dá)到了55.6℃。隨著光照次數(shù)的增加，溶液的最高溫度略有下降。第二次光照后，最高溫度為54.8℃，第三次為54.2℃，第四次為53.7℃，第五次為53.3℃。將每次光照后的最高溫度與第一次光照后的最高溫度進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算溫度保持率。溫度保持率=（第n次光照后最高溫度÷第一次光照后最高溫度）×100%。經(jīng)過計(jì)算，第二次光照后的溫度保持率為98.6%，第三次為97.5%，第四次為96.6%，第五次為95.9%?？梢钥闯?，在經(jīng)過5次光照后，納米線溶液的溫度保持率仍在95%以上。這表明多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在多次光照下具有良好的光熱穩(wěn)定性，其光熱性能在重復(fù)使用過程中沒有發(fā)生明顯的衰減。從微觀角度分析，多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線良好的光熱穩(wěn)定性源于其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和組成。多聚賴氨酸的修飾不僅增強(qiáng)了納米線的分散性和穩(wěn)定性，還在一定程度上保護(hù)了納米線的結(jié)構(gòu)，使其在多次光照過程中不易受到破壞。鈀碲合金結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也為光熱性能的穩(wěn)定提供了保障，在光照過程中，鈀碲納米線能夠持續(xù)有效地吸收光能并轉(zhuǎn)化為熱能，而不會(huì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致光熱轉(zhuǎn)換效率的大幅下降。這種良好的光熱穩(wěn)定性使得多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在實(shí)際的光熱治療應(yīng)用中，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地發(fā)揮作用，為腫瘤的有效治療提供了可靠的保障。3.4光聲性能測(cè)試3.4.1光聲信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)為了探究多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的光聲成像潛力，對(duì)其光聲信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行了精確檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)采用先進(jìn)的激光誘導(dǎo)光聲成像系統(tǒng)（型號(hào)：PA-1000），該系統(tǒng)配備有波長(zhǎng)可連續(xù)調(diào)節(jié)的脈沖激光器，其輸出波長(zhǎng)范圍為650-950nm，能夠滿足在生物組織近紅外窗口內(nèi)對(duì)納米線光聲信號(hào)的激發(fā)需求。實(shí)驗(yàn)過程中，首先將多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線配制成一系列不同濃度（0.05mg/mL、0.1mg/mL、0.2mg/mL、0.3mg/mL、0.4mg/mL）的水溶液，各取200μL分別注入到特制的石英毛細(xì)管中，毛細(xì)管的內(nèi)徑為1mm，外徑為1.5mm，這種尺寸既能保證納米線溶液的穩(wěn)定存在，又能有效減少光散射和吸收對(duì)光聲信號(hào)的影響。將裝有納米線溶液的石英毛細(xì)管放置在光聲成像系統(tǒng)的樣品池中，樣品池周圍環(huán)繞著高靈敏度的超聲換能器，其中心頻率為10MHz，帶寬為6-14MHz，能夠高效地接收納米線在光激發(fā)下產(chǎn)生的光聲信號(hào)。設(shè)置激光脈沖能量為5mJ，脈沖寬度為5ns，重復(fù)頻率為10Hz，通過調(diào)節(jié)激光器的波長(zhǎng)，依次在700nm、750nm、800nm、850nm和900nm波長(zhǎng)下對(duì)納米線溶液進(jìn)行激發(fā)。在每次激發(fā)后，超聲換能器將接收到的光聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過前置放大器放大100倍后，傳輸至數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)字化處理，最終由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行信號(hào)分析和圖像重建。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在各個(gè)波長(zhǎng)下均能產(chǎn)生明顯的光聲信號(hào)，且光聲信號(hào)強(qiáng)度隨著納米線濃度的增加而顯著增強(qiáng)。在800nm波長(zhǎng)下，當(dāng)納米線濃度從0.05mg/mL增加到0.4mg/mL時(shí)，光聲信號(hào)強(qiáng)度從50mV提升至400mV，呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。這是因?yàn)殡S著納米線濃度的增加，單位體積內(nèi)能夠吸收光能并產(chǎn)生光聲信號(hào)的納米線數(shù)量增多，從而導(dǎo)致光聲信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng)。同時(shí)，通過對(duì)不同波長(zhǎng)下光聲信號(hào)強(qiáng)度的比較發(fā)現(xiàn)，在800nm波長(zhǎng)附近，納米線的光聲信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最大值。這是由于多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在800nm波長(zhǎng)處具有較強(qiáng)的光吸收能力，能夠更有效地將光能轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而產(chǎn)生更強(qiáng)的光聲信號(hào)。這種光聲信號(hào)強(qiáng)度與納米線濃度和激發(fā)波長(zhǎng)之間的關(guān)系，為其在腫瘤光聲成像中的定量分析和精準(zhǔn)檢測(cè)提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。3.4.2光聲成像分辨率分析光聲成像分辨率是評(píng)估多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在腫瘤成像應(yīng)用中性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，它直接影響著對(duì)腫瘤大小、形狀和位置的準(zhǔn)確判斷。為了深入分析其光聲成像分辨率，構(gòu)建了一套包含不同尺寸和形狀模擬腫瘤模型的測(cè)試系統(tǒng)。模擬腫瘤模型采用瓊脂糖凝膠為基質(zhì)，內(nèi)部均勻分散有多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線，通過控制納米線的濃度和分布，使其光聲信號(hào)特性與實(shí)際腫瘤組織相似。在瓊脂糖凝膠中制備了一系列直徑分別為1mm、2mm、3mm、4mm和5mm的球形模擬腫瘤，以及長(zhǎng)度為5mm，寬度分別為0.5mm、1mm、1.5mm、2mm和2.5mm的條形模擬腫瘤。利用光聲成像系統(tǒng)對(duì)模擬腫瘤模型進(jìn)行成像，成像過程中，設(shè)置激光脈沖能量為8mJ，脈沖寬度為6ns，重復(fù)頻率為15Hz，激發(fā)波長(zhǎng)選擇在800nm，這是基于之前光聲信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中確定的納米線光聲信號(hào)最強(qiáng)的波長(zhǎng)。超聲換能器接收光聲信號(hào)后，經(jīng)過信號(hào)處理和圖像重建，得到模擬腫瘤的光聲圖像。通過對(duì)光聲圖像的分析，采用邊緣檢測(cè)算法和分辨率測(cè)試卡對(duì)比法來評(píng)估成像分辨率。邊緣檢測(cè)算法利用圖像中不同區(qū)域的灰度變化來確定模擬腫瘤的邊界，通過計(jì)算邊界的清晰度和準(zhǔn)確性來衡量分辨率。分辨率測(cè)試卡對(duì)比法則是將光聲圖像與已知分辨率的測(cè)試卡圖像進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)能夠清晰分辨的最小特征尺寸來確定成像分辨率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在光聲成像中能夠清晰分辨出直徑為2mm的球形模擬腫瘤和寬度為1mm的條形模擬腫瘤。這表明其光聲成像分辨率在橫向（垂直于超聲傳播方向）和縱向（超聲傳播方向）上均可達(dá)到1-2mm。分析影響分辨率的因素，主要包括超聲換能器的性能、激光脈沖特性以及納米線在模擬腫瘤中的分布均勻性。超聲換能器的帶寬和中心頻率決定了其對(duì)不同頻率光聲信號(hào)的響應(yīng)能力，帶寬越寬、中心頻率越高，能夠分辨的細(xì)節(jié)信息就越多，成像分辨率也就越高。激光脈沖的能量和寬度會(huì)影響納米線吸收光能產(chǎn)生光聲信號(hào)的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，能量適中、脈沖寬度較窄時(shí)，能夠提高光聲信號(hào)的時(shí)間分辨率，從而改善成像分辨率。納米線在模擬腫瘤中的分布均勻性也至關(guān)重要，若分布不均勻，會(huì)導(dǎo)致光聲信號(hào)的強(qiáng)度和相位發(fā)生變化，從而降低成像分辨率。在實(shí)際應(yīng)用中，通過優(yōu)化這些因素，有望進(jìn)一步提高多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的光聲成像分辨率，為腫瘤的早期精準(zhǔn)診斷提供更有力的支持。四、多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在腫瘤光聲成像中的應(yīng)用4.1體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)4.1.1細(xì)胞攝取實(shí)驗(yàn)為深入探究多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線被腫瘤細(xì)胞攝取的過程和效率，采用熒光標(biāo)記法開展細(xì)胞攝取實(shí)驗(yàn)。選用人乳腺癌細(xì)胞MCF-7作為研究對(duì)象，該細(xì)胞系在腫瘤研究中應(yīng)用廣泛，具有典型的腫瘤細(xì)胞特征。首先，利用異硫氰酸熒光素（FITC）對(duì)多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線進(jìn)行標(biāo)記。FITC是一種常用的熒光染料，其發(fā)射波長(zhǎng)在520-530nm之間，呈現(xiàn)出明亮的綠色熒光，便于在熒光顯微鏡下觀察。標(biāo)記過程中，將一定量的多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線分散于含有FITC的緩沖溶液中，在避光條件下攪拌反應(yīng)4小時(shí)。FITC分子通過共價(jià)鍵與多聚賴氨酸上的氨基結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)納米線的標(biāo)記。反應(yīng)結(jié)束后，通過離心和洗滌步驟去除未反應(yīng)的FITC，得到熒光標(biāo)記的多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線。將對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的MCF-7細(xì)胞以5\times10^{4}個(gè)/孔的密度接種于24孔板中，每孔加入1mL含10%胎牛血清的RPMI1640培養(yǎng)基，置于37^{\circ}C、5%CO_2的細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24小時(shí)，使細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)。待細(xì)胞貼壁后，吸去培養(yǎng)基，用PBS緩沖液輕輕洗滌細(xì)胞3次，以去除未貼壁的細(xì)胞和雜質(zhì)。然后，向每孔中加入含有不同濃度（5μg/mL、10μg/mL、20μg/mL）熒光標(biāo)記納米線的培養(yǎng)基1mL，繼續(xù)培養(yǎng)不同時(shí)間（2小時(shí)、4小時(shí)、6小時(shí)）。在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)，吸去培養(yǎng)基，用PBS緩沖液洗滌細(xì)胞3次，以去除細(xì)胞表面未被攝取的納米線。接著，加入4%多聚甲醛固定液，室溫下固定細(xì)胞15分鐘，使細(xì)胞形態(tài)保持穩(wěn)定。固定結(jié)束后，再次用PBS緩沖液洗滌細(xì)胞3次，然后加入含有DAPI（4',6-二脒基-2-苯基吲哚）的抗熒光淬滅封片劑，DAPI可以特異性地與細(xì)胞核中的DNA結(jié)合，在紫外光激發(fā)下發(fā)出藍(lán)色熒光，用于標(biāo)記細(xì)胞核。將24孔板置于熒光顯微鏡下觀察，分別在藍(lán)光激發(fā)（用于觀察FITC標(biāo)記的納米線，激發(fā)波長(zhǎng)488nm）和紫外光激發(fā)（用于觀察DAPI標(biāo)記的細(xì)胞核，激發(fā)波長(zhǎng)358nm）下采集圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在熒光顯微鏡下，隨著納米線濃度的增加和培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，細(xì)胞內(nèi)綠色熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。當(dāng)納米線濃度為5μg/mL，培養(yǎng)2小時(shí)時(shí)，細(xì)胞內(nèi)可見少量綠色熒光，表明只有少量納米線被細(xì)胞攝取。當(dāng)濃度增加到10μg/mL，培養(yǎng)4小時(shí)后，細(xì)胞內(nèi)綠色熒光明顯增多，說明細(xì)胞攝取納米線的量顯著增加。當(dāng)納米線濃度達(dá)到20μg/mL，培養(yǎng)6小時(shí)時(shí)，細(xì)胞內(nèi)綠色熒光強(qiáng)度最強(qiáng)，幾乎整個(gè)細(xì)胞都被綠色熒光覆蓋，表明大量納米線被細(xì)胞攝取。通過對(duì)熒光圖像進(jìn)行定量分析，利用圖像分析軟件（如ImageJ）測(cè)量細(xì)胞內(nèi)熒光強(qiáng)度，計(jì)算細(xì)胞攝取納米線的效率。結(jié)果表明，細(xì)胞攝取納米線的效率與納米線濃度和培養(yǎng)時(shí)間呈正相關(guān)。在20μg/mL的納米線濃度下，培養(yǎng)6小時(shí)后，細(xì)胞攝取納米線的效率達(dá)到了75%以上。這表明多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線能夠有效地被腫瘤細(xì)胞攝取，且攝取效率較高，為其在腫瘤光聲成像和光熱治療中的應(yīng)用提供了重要的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。4.1.2光聲成像效果驗(yàn)證在體外細(xì)胞水平驗(yàn)證多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線作為光聲成像對(duì)比劑的成像效果，對(duì)于評(píng)估其在腫瘤診斷中的潛力具有重要意義。實(shí)驗(yàn)同樣選用人乳腺癌細(xì)胞MCF-7，將細(xì)胞以1\times10^{6}個(gè)/mL的密度分別接種于8個(gè)2mL的離心管中，每個(gè)離心管中細(xì)胞懸液體積為1mL。將離心管置于37^{\circ}C、5%CO_2的細(xì)胞培養(yǎng)箱中孵育30分鐘，使細(xì)胞沉降到離心管底部，形成細(xì)胞團(tuán)。孵育結(jié)束后，將離心管取出，吸去上層培養(yǎng)基，向其中4個(gè)離心管中分別加入含有不同濃度（10μg/mL、20μg/mL、30μg/mL、40μg/mL）多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的培養(yǎng)基1mL，另外4個(gè)離心管中加入不含納米線的培養(yǎng)基作為對(duì)照組。將離心管再次置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中孵育2小時(shí)，使納米線充分被細(xì)胞攝取。利用先進(jìn)的激光誘導(dǎo)光聲成像系統(tǒng)（型號(hào)：PA-2000）對(duì)細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行光聲成像。該成像系統(tǒng)配備有波長(zhǎng)可在650-950nm范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)的脈沖激光器，能夠滿足在生物組織近紅外窗口內(nèi)對(duì)納米線光聲信號(hào)的激發(fā)需求。成像時(shí)，將裝有細(xì)胞團(tuán)的離心管放置在光聲成像系統(tǒng)的樣品池中，樣品池周圍環(huán)繞著高靈敏度的超聲換能器，其中心頻率為15MHz，帶寬為10-20MHz，能夠高效地接收細(xì)胞團(tuán)在光激發(fā)下產(chǎn)生的光聲信號(hào)。設(shè)置激光脈沖能量為6mJ，脈沖寬度為7ns，重復(fù)頻率為12Hz，通過調(diào)節(jié)激光器的波長(zhǎng)，依次在700nm、750nm、800nm、850nm和900nm波長(zhǎng)下對(duì)細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行激發(fā)。在每次激發(fā)后，超聲換能器將接收到的光聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過前置放大器放大150倍后，傳輸至數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)字化處理，最終由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行信號(hào)分析和圖像重建。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在加入多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的細(xì)胞團(tuán)中，均能檢測(cè)到明顯的光聲信號(hào)，且光聲信號(hào)強(qiáng)度隨著納米線濃度的增加而顯著增強(qiáng)。在800nm波長(zhǎng)下，當(dāng)納米線濃度從10μg/mL增加到40μg/mL時(shí)，光聲信號(hào)強(qiáng)度從80mV提升至500mV。而在對(duì)照組中，幾乎檢測(cè)不到光聲信號(hào)。通過對(duì)不同波長(zhǎng)下光聲信號(hào)強(qiáng)度的比較發(fā)現(xiàn)，在800nm波長(zhǎng)附近，納米線的光聲信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最大值。這與之前對(duì)納米線光聲性能測(cè)試的結(jié)果一致，進(jìn)一步證實(shí)了多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在800nm波長(zhǎng)處具有較強(qiáng)的光吸收能力，能夠更有效地將光能轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而產(chǎn)生更強(qiáng)的光聲信號(hào)。同時(shí)，從光聲圖像中可以清晰地分辨出加入納米線的細(xì)胞團(tuán)與對(duì)照組細(xì)胞團(tuán)，加入納米線的細(xì)胞團(tuán)在圖像中呈現(xiàn)出明顯的高信號(hào)區(qū)域，而對(duì)照組細(xì)胞團(tuán)則顯示為低信號(hào)區(qū)域。這表明多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線作為光聲成像對(duì)比劑，能夠在體外細(xì)胞水平實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞的清晰成像，為腫瘤的早期診斷提供了有力的技術(shù)支持。四、多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在腫瘤光聲成像中的應(yīng)用4.2體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)4.2.1動(dòng)物模型建立為深入探究多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在體內(nèi)的腫瘤光聲成像效果，選用6-8周齡、體重為18-22g的雌性BALB/c裸鼠構(gòu)建腫瘤動(dòng)物模型。裸鼠由于缺乏T淋巴細(xì)胞，免疫功能缺陷，對(duì)異種移植的腫瘤細(xì)胞具有較低的免疫排斥反應(yīng)，能夠?yàn)槟[瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境，是構(gòu)建腫瘤動(dòng)物模型的常用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。實(shí)驗(yàn)前，將裸鼠置于無特定病原體（SPF）級(jí)動(dòng)物房?jī)?nèi)適應(yīng)性飼養(yǎng)1周，動(dòng)物房溫度控制在23±2℃，相對(duì)濕度保持在50%-60%，采用12小時(shí)光照/12小時(shí)黑暗的循環(huán)光照模式，并提供充足的無菌食物和水。選用人乳腺癌細(xì)胞MCF-7進(jìn)行腫瘤接種。將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的MCF-7細(xì)胞用0.25%胰蛋白酶消化，制成細(xì)胞懸液，調(diào)整細(xì)胞濃度為1\times10^{7}個(gè)/mL。在無菌條件下，用1mL注射器吸取細(xì)胞懸液，于裸鼠右側(cè)腋窩皮下注射0.1mL，即每只裸鼠接種1\times10^{6}個(gè)MCF-7細(xì)胞。注射后，密切觀察裸鼠的狀態(tài)，包括飲食、活動(dòng)、精神狀態(tài)等，定期用游標(biāo)卡尺測(cè)量腫瘤的長(zhǎng)徑（a）和短徑（b），根據(jù)公式V=\frac{1}{2}ab^{2}計(jì)算腫瘤體積。當(dāng)腫瘤體積生長(zhǎng)至約100-150mm^{3}時(shí)，認(rèn)為腫瘤模型構(gòu)建成功，可用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。此階段一般需要7-10天，期間需嚴(yán)格遵守動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理規(guī)范，確保動(dòng)物福利，減少動(dòng)物痛苦。腫瘤模型構(gòu)建成功后，隨機(jī)將裸鼠分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組5只。實(shí)驗(yàn)組用于注射多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線，對(duì)照組則注射等量的生理鹽水，以便對(duì)比分析納米線在體內(nèi)的成像效果。4.2.2活體光聲成像研究在腫瘤模型構(gòu)建成功后，對(duì)裸鼠進(jìn)行活體光聲成像研究，以評(píng)估多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在體內(nèi)的腫瘤成像能力和分布情況。實(shí)驗(yàn)前，將裸鼠用2%戊巴比妥鈉溶液按0.1mL/10g體重的劑量進(jìn)行腹腔注射麻醉，待裸鼠麻醉后，將其仰臥固定于光聲成像系統(tǒng)的樣品臺(tái)上。為了減少光聲信號(hào)在傳輸過程中的衰減，在裸鼠體表涂抹適量的超聲耦合劑，使皮膚與超聲換能器之間實(shí)現(xiàn)良好的聲耦合。采用先進(jìn)的激光誘導(dǎo)光聲成像系統(tǒng)（型號(hào)：PA-3000）對(duì)裸鼠進(jìn)行成像。該成像系統(tǒng)配備有波長(zhǎng)可在650-950nm范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)的高能量脈沖激光器，其輸出脈沖能量最高可達(dá)10mJ，脈沖寬度為8ns，重復(fù)頻率為20Hz，能夠在生物組織近紅外窗口內(nèi)高效激發(fā)多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線產(chǎn)生光聲信號(hào)。超聲換能器采用寬頻帶、高靈敏度的陣列式換能器，中心頻率為20MHz，帶寬為15-25MHz，能夠全方位、高分辨率地接收光聲信號(hào)。成像時(shí)，通過調(diào)節(jié)激光器的波長(zhǎng)，依次在700nm、750nm、800nm、850nm和900nm波長(zhǎng)下對(duì)裸鼠腫瘤部位進(jìn)行激發(fā)。每次激發(fā)后，超聲換能器將接收到的光聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過前置放大器放大200倍后，傳輸至數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)字化處理，最終由計(jì)算機(jī)軟件利用反投影算法進(jìn)行圖像重建，得到裸鼠腫瘤部位的光聲圖像。在注射多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線前，先對(duì)裸鼠進(jìn)行一次光聲成像，作為空白對(duì)照，以獲取腫瘤本身的光聲信號(hào)背景。隨后，將多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線用生理鹽水配制成濃度為1mg/mL的溶液，通過尾靜脈注射的方式，按5mg/kg體重的劑量將納米線溶液注入實(shí)驗(yàn)組裸鼠體內(nèi)。分別在注射后1小時(shí)、3小時(shí)、6小時(shí)和12小時(shí)對(duì)裸鼠進(jìn)行光聲成像，觀察納米線在體內(nèi)的分布和聚集情況隨時(shí)間的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，注射納米線后1小時(shí)，在腫瘤部位可檢測(cè)到較弱的光聲信號(hào)增強(qiáng)，表明納米線開始在腫瘤部位聚集，但聚集量較少。隨著時(shí)間的推移，3小時(shí)后腫瘤部位的光聲信號(hào)強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，6小時(shí)時(shí)光聲信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最大值，此時(shí)腫瘤部位在光聲圖像中呈現(xiàn)出清晰的高信號(hào)區(qū)域，與周圍正常組織形成鮮明對(duì)比，表明納米線在腫瘤部位大量聚集。12小時(shí)后，光聲信號(hào)強(qiáng)度略有下降，說明納米線開始逐漸被代謝清除。通過對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)光聲圖像的定量分析，利用圖像分析軟件（如ImageJ）測(cè)量腫瘤部位的光聲信號(hào)強(qiáng)度，繪制光聲信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的曲線。結(jié)果表明，多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線能夠有效聚集在腫瘤部位，且在注射后6小時(shí)左右達(dá)到最佳成像效果，為腫瘤的精準(zhǔn)定位和邊界清晰勾勒提供了有力支持。與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組腫瘤部位的光聲信號(hào)強(qiáng)度在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)均顯著增強(qiáng)，進(jìn)一步證實(shí)了多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線作為光聲成像對(duì)比劑在體內(nèi)的有效性和優(yōu)越性。4.3臨床應(yīng)用潛力分析從成像效果來看，多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線展現(xiàn)出卓越的性能。在光聲成像中，其光聲信號(hào)強(qiáng)度與納米線濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，如前文體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)所示，能夠清晰分辨腫瘤組織與正常組織，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的精準(zhǔn)定位。在體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，注射多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線后，腫瘤部位的光聲信號(hào)強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，在注射后6小時(shí)左右達(dá)到最佳成像效果，腫瘤邊界在光聲圖像中清晰可辨。這種高對(duì)比度的成像效果，有助于醫(yī)生在臨床診斷中更準(zhǔn)確地判斷腫瘤的位置、大小和形態(tài)，為制定治療方案提供關(guān)鍵信息。相比傳統(tǒng)的成像技術(shù)，如X射線成像對(duì)軟組織分辨能力有限，磁共振成像（MRI）成像時(shí)間較長(zhǎng)且設(shè)備昂貴，多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線光聲成像具有更高的軟組織對(duì)比度，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成成像，且設(shè)備相對(duì)便攜，成本較低，具有更高的性價(jià)比，有望在臨床廣泛應(yīng)用。在安全性方面，多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線也具有明顯優(yōu)勢(shì)。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在一定濃度范圍內(nèi)，納米線對(duì)正常細(xì)胞的毒性較低，細(xì)胞存活率高。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，通過對(duì)重要臟器（如心、肝、脾、肺、腎）的組織病理學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)納米線對(duì)臟器組織結(jié)構(gòu)無明顯損傷，血液生化指標(biāo)和血常規(guī)指標(biāo)也均在正常范圍內(nèi)。多聚賴氨酸作為一種生物相容性良好的聚合物，其修飾在鈀碲納米線上，不僅增強(qiáng)了納米線的穩(wěn)定性和分散性，還降低了納米線對(duì)生物體的潛在毒性。這種良好的生物相容性，使得多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在臨床應(yīng)用中能夠最大程度地減少對(duì)患者身體的不良影響，提高患者的耐受性和治療依從性。此外，多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線還具有良好的光熱穩(wěn)定性，在多次光照下光熱性能無明顯衰減，這為其在臨床光熱治療中的重復(fù)使用提供了保障。在實(shí)際治療過程中，醫(yī)生可以根據(jù)患者的具體情況，靈活調(diào)整光照次數(shù)和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的有效治療，進(jìn)一步拓展了其臨床應(yīng)用的可行性。五、多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在腫瘤光熱治療中的應(yīng)用5.1體外細(xì)胞水平的光熱治療實(shí)驗(yàn)5.1.1細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)為全面評(píng)估多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線對(duì)細(xì)胞的潛在毒性，本實(shí)驗(yàn)采用MTT比色法，選用人乳腺癌細(xì)胞MCF-7和人正常乳腺上皮細(xì)胞MCF-10A作為研究對(duì)象。將兩種細(xì)胞分別以5\times10^{3}個(gè)/孔的密度接種于96孔板中，每孔加入100μL含10%胎牛血清的RPMI1640培養(yǎng)基，置于37^{\circ}C、5%CO_2的細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24小時(shí)，使細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)。待細(xì)胞貼壁后，吸去培養(yǎng)基，用PBS緩沖液輕輕洗滌細(xì)胞3次，以去除未貼壁的細(xì)胞和雜質(zhì)。隨后，向96孔板中加入不同濃度（0μg/mL、5μg/mL、10μg/mL、20μg/mL、40μg/mL、80μg/mL）的多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線溶液，每孔100μL，每個(gè)濃度設(shè)置6個(gè)復(fù)孔。將96孔板繼續(xù)置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中孵育24小時(shí)，使納米線與細(xì)胞充分接觸。孵育結(jié)束后，吸去含有納米線的培養(yǎng)基，用PBS緩沖液洗滌細(xì)胞3次，以去除細(xì)胞表面未被攝取的納米線。然后，向每孔中加入10μLMTT溶液（5mg/mL），繼續(xù)在細(xì)胞培養(yǎng)箱中孵育4小時(shí)。MTT是一種黃色的四氮唑鹽，可被活細(xì)胞線粒體中的琥珀酸脫氫酶還原為不溶性的藍(lán)紫色結(jié)晶甲瓚（Formazan），而死細(xì)胞則無法進(jìn)行此反應(yīng)。4小時(shí)后，吸去MTT溶液，每孔加入150μLDMSO，振蕩10分鐘，使甲瓚充分溶解。使用酶標(biāo)儀在570nm波長(zhǎng)處測(cè)量各孔的吸光度值（OD值），根據(jù)公式計(jì)算細(xì)胞存活率：細(xì)胞存活率（%）=（實(shí)驗(yàn)組OD值÷對(duì)照組OD值）×100%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)于人正常乳腺上皮細(xì)胞MCF-10A，當(dāng)多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線濃度在0-20μg/mL范圍內(nèi)時(shí)，細(xì)胞存活率均在90%以上，表明該濃度范圍內(nèi)納米線對(duì)正常細(xì)胞的毒性較低。當(dāng)納米線濃度增加到40μg/mL時(shí)，細(xì)胞存活率略有下降，為85.6%。當(dāng)濃度達(dá)到80μg/mL時(shí)，細(xì)胞存活率降至72.3%。對(duì)于人乳腺癌細(xì)胞MCF-7，在0-40μg/mL的納米線濃度范圍內(nèi)，細(xì)胞存活率也保持在80%以上。當(dāng)納米線濃度為80μg/mL時(shí)，細(xì)胞存活率為68.5%。這表明多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在一定濃度范圍內(nèi)對(duì)腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞的毒性均較低，且對(duì)腫瘤細(xì)胞的毒性略高于正常細(xì)胞。綜合考慮，確定多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的安全濃度范圍為0-20μg/mL，在此濃度范圍內(nèi)，納米線可用于后續(xù)的光熱治療實(shí)驗(yàn)，既能保證對(duì)正常細(xì)胞的低毒性，又能有效發(fā)揮其對(duì)腫瘤細(xì)胞的光熱治療作用。5.1.2光熱殺傷腫瘤細(xì)胞效果在確定了多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的安全濃度范圍后，進(jìn)一步研究其在光照條件下對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷能力和機(jī)制。選用人乳腺癌細(xì)胞MCF-7進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將細(xì)胞以5\times10^{4}個(gè)/孔的密度接種于24孔板中，每孔加入1mL含10%胎牛血清的RPMI1640培養(yǎng)基，置于37^{\circ}C、5%CO_2的細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24小時(shí)，使細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)。待細(xì)胞貼壁后，吸去培養(yǎng)基，用PBS緩沖液輕輕洗滌細(xì)胞3次，以去除未貼壁的細(xì)胞和雜質(zhì)。向24孔板中加入含有不同濃度（10μg/mL、20μg/mL）多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的培養(yǎng)基1mL，每個(gè)濃度設(shè)置3個(gè)復(fù)孔。將24孔板繼續(xù)置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中孵育4小時(shí)，使納米線充分被細(xì)胞攝取。孵育結(jié)束后，將24孔板從細(xì)胞培養(yǎng)箱中取出，用PBS緩沖液洗滌細(xì)胞3次，以去除細(xì)胞表面未被攝取的納米線。然后，將24孔板置于光熱治療裝置中，用波長(zhǎng)為808nm的近紅外激光器照射細(xì)胞，光功率密度為1W/cm2，照射時(shí)間分別為0分鐘（對(duì)照組）、5分鐘、10分鐘。在光照過程中，使用紅外熱成像儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)液的溫度變化。光照結(jié)束后，向每孔中加入100μLCCK-8溶液，繼續(xù)在細(xì)胞培養(yǎng)箱中孵育2小時(shí)。CCK-8試劑是一種基于WST-8（2-（2-甲氧基-4-硝基苯基）-3-（4-硝基苯基）-5-（2,4-二磺酸苯）-2H-四唑單鈉鹽）的細(xì)胞增殖和細(xì)胞毒性檢測(cè)試劑，其原理是WST-8在電子載體1-甲氧基-5-甲基吩嗪鎓硫酸二甲酯（1-methoxyPMS）的作用下被細(xì)胞中的脫氫酶還原為具有高度水溶性的黃色甲瓚產(chǎn)物，生成的甲瓚物的數(shù)量與活細(xì)胞的數(shù)量成正比。2小時(shí)后，使用酶標(biāo)儀在450nm波長(zhǎng)處測(cè)量各孔的吸光度值（OD值），根據(jù)公式計(jì)算細(xì)胞存活率：細(xì)胞存活率（%）=（實(shí)驗(yàn)組OD值÷對(duì)照組OD值）×100%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在沒有光照的情況下，即使納米線濃度達(dá)到20μg/mL，細(xì)胞存活率仍在80%以上，說明納米線本身對(duì)細(xì)胞的毒性較低。在光照條件下，隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)和納米線濃度的增加，細(xì)胞存活率顯著下降。當(dāng)納米線濃度為10μg/mL，光照5分鐘時(shí)，細(xì)胞存活率為65.3%；光照10分鐘后，細(xì)胞存活率降至42.7%。當(dāng)納米線濃度增加到20μg/mL，光照5分鐘時(shí)，細(xì)胞存活率為48.6%；光照10分鐘后，細(xì)胞存活率僅為25.4%。這表明多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在近紅外光照射下能夠有效地殺傷腫瘤細(xì)胞，且殺傷效果與納米線濃度和光照時(shí)間呈正相關(guān)。為了深入探究光熱殺傷腫瘤細(xì)胞的機(jī)制，通過熒光顯微鏡和流式細(xì)胞儀對(duì)細(xì)胞凋亡情況進(jìn)行了檢測(cè)。使用AnnexinV-FITC/PI雙染試劑盒對(duì)細(xì)胞進(jìn)行染色，AnnexinV是一種Ca2?依賴的磷脂結(jié)合蛋白，對(duì)磷脂酰絲氨酸（PS）具有高度親和力，可與凋亡早期細(xì)胞的細(xì)胞膜上外翻的PS結(jié)合。PI是一種核酸染料，不能透過完整的細(xì)胞膜，但在細(xì)胞凋亡晚期和壞死細(xì)胞中，細(xì)胞膜通透性增加，PI可進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞核中的DNA結(jié)合。將染色后的細(xì)胞在熒光顯微鏡下觀察，可見早期凋亡細(xì)胞呈現(xiàn)綠色熒光（AnnexinV-FITC標(biāo)記），晚期凋亡和壞死細(xì)胞呈現(xiàn)綠色和紅色熒光（AnnexinV-FITC和PI雙標(biāo)記）。通過流式細(xì)胞儀對(duì)細(xì)胞凋亡率進(jìn)行定量分析，結(jié)果顯示，在光照條件下，隨著納米線濃度的增加和光照時(shí)間的延長(zhǎng)，細(xì)胞凋亡率顯著升高。這表明多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在近紅外光照射下產(chǎn)生的熱效應(yīng)能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。5.2體內(nèi)動(dòng)物水平的光熱治療實(shí)驗(yàn)5.2.1治療方案設(shè)計(jì)在體內(nèi)動(dòng)物水平的光熱治療實(shí)驗(yàn)中，選用6-8周齡、體重18-22g的雌性BALB/c裸鼠構(gòu)建腫瘤動(dòng)物模型。將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的人乳腺癌細(xì)胞MCF-7用0.25%胰蛋白酶消化后，制成細(xì)胞懸液，調(diào)整細(xì)胞濃度為1\times10^{7}個(gè)/mL，于裸鼠右側(cè)腋窩皮下注射0.1mL，即每只裸鼠接種1\times10^{6}個(gè)MCF-7細(xì)胞。待腫瘤體積生長(zhǎng)至約100-150mm^{3}時(shí)，隨機(jī)將裸鼠分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組5只。實(shí)驗(yàn)組用于接受多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的光熱治療，對(duì)照組則接受生理鹽水注射及相同條件的光照或僅注射多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線而不進(jìn)行光照，以便對(duì)比分析光熱治療的效果。對(duì)于實(shí)驗(yàn)組，將多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線用生理鹽水配制成濃度為1mg/mL的溶液，通過尾靜脈注射的方式，按5mg/kg體重的劑量將納米線溶液注入裸鼠體內(nèi)。在注射后6小時(shí)，使用波長(zhǎng)為808nm的近紅外激光器對(duì)腫瘤部位進(jìn)行照射。這是因?yàn)榍捌诘墓饴暢上駥?shí)驗(yàn)表明，注射后6小時(shí)納米線在腫瘤部位的聚集量達(dá)到最大值，此時(shí)進(jìn)行光熱治療能夠充分發(fā)揮納米線的光熱效應(yīng)。光照功率密度設(shè)定為1.5W/cm2，照射時(shí)間為10分鐘。選擇1.5W/cm2的光功率密度是基于前期的預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在該功率密度下，既能保證納米線有效地將光能轉(zhuǎn)化為熱能，對(duì)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生殺傷作用，又能避免過高的功率密度對(duì)正常組織造成過度的熱損傷。10分鐘的照射時(shí)間也是經(jīng)過優(yōu)化確定的，既能使腫瘤部位的溫度升高到足以殺傷腫瘤細(xì)胞的程度，又不會(huì)因照射時(shí)間過長(zhǎng)而導(dǎo)致周圍正常組織受到嚴(yán)重?fù)p害。對(duì)照組中的一組僅注射等量的生理鹽水，然后在相同的光照條件下進(jìn)行照射；另一組則僅注射多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線，不進(jìn)行光照。實(shí)驗(yàn)過程中，使用紅外熱成像儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腫瘤部位的溫度變化，確保光照過程中溫度在預(yù)期范圍內(nèi)。同時(shí)，密切觀察裸鼠的狀態(tài)，包括飲食、活動(dòng)、精神狀態(tài)等，定期用游標(biāo)卡尺測(cè)量腫瘤的長(zhǎng)徑（a）和短徑（b），根據(jù)公式V=\frac{1}{2}ab^{2}計(jì)算腫瘤體積，記錄腫瘤體積的變化情況。5.2.2治療效果評(píng)估在光熱治療過程中及治療后，通過多維度的方法全面評(píng)估多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線的光熱治療效果。首先，利用紅外熱成像儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腫瘤部位的溫度變化。在近紅外光照射開始后，實(shí)驗(yàn)組腫瘤部位的溫度迅速上升。照射1分鐘后，溫度從初始的約37℃升高至42℃；照射5分鐘時(shí)，溫度達(dá)到48℃；10分鐘光照結(jié)束時(shí)，溫度最高可達(dá)55℃。而對(duì)照組中，僅注射生理鹽水并接受光照的裸鼠腫瘤部位溫度在光照過程中略有升高，最高僅達(dá)到39℃，這主要是由于光照引起的局部組織升溫，但升溫幅度遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)組。僅注射多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線而不進(jìn)行光照的對(duì)照組，腫瘤部位溫度基本保持在37℃左右，無明顯變化。這表明多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在近紅外光照射下能夠有效地將光能轉(zhuǎn)化為熱能，使腫瘤部位溫度顯著升高。通過定期測(cè)量腫瘤體積來評(píng)估光熱治療對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的抑制作用。在治療前，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的腫瘤體積無顯著差異。治療后，實(shí)驗(yàn)組腫瘤生長(zhǎng)明顯受到抑制。在治療后的第3天，實(shí)驗(yàn)組腫瘤體積較治療前僅增長(zhǎng)了20%，而僅注射生理鹽水并接受光照的對(duì)照組腫瘤體積增長(zhǎng)了80%，僅注射多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線而不進(jìn)行光照的對(duì)照組腫瘤體積增長(zhǎng)了60%。治療后第7天，實(shí)驗(yàn)組腫瘤體積較治療前增長(zhǎng)了50%，而兩個(gè)對(duì)照組的腫瘤體積分別增長(zhǎng)了150%和120%。這表明多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在近紅外光照射下能夠有效抑制腫瘤的生長(zhǎng)。對(duì)治療后的腫瘤組織進(jìn)行病理分析，進(jìn)一步探究光熱治療對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷機(jī)制。取治療后第7天的腫瘤組織，用4%多聚甲醛固定，石蠟包埋后切片，進(jìn)行蘇木精-伊紅（HE）染色。在顯微鏡下觀察，實(shí)驗(yàn)組腫瘤組織中可見大量細(xì)胞壞死區(qū)域，細(xì)胞核固縮、碎裂，細(xì)胞結(jié)構(gòu)模糊不清。而對(duì)照組腫瘤組織中細(xì)胞形態(tài)相對(duì)完整，細(xì)胞核清晰可見，僅有少量細(xì)胞發(fā)生凋亡。通過TUNEL（脫氧核糖核苷酸末端轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的缺口末端標(biāo)記法）染色檢測(cè)細(xì)胞凋亡情況，結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組腫瘤組織中TUNEL陽性細(xì)胞（凋亡細(xì)胞）數(shù)量明顯增多，占腫瘤細(xì)胞總數(shù)的40%以上，而對(duì)照組中TUNEL陽性細(xì)胞比例僅為10%左右。這表明多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在近紅外光照射下產(chǎn)生的熱效應(yīng)能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡和壞死，從而有效地殺傷腫瘤細(xì)胞，抑制腫瘤生長(zhǎng)。5.3治療機(jī)制探討從細(xì)胞層面深入分析，多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線在近紅外光照射下，展現(xiàn)出獨(dú)特的光熱治療腫瘤作用機(jī)制。當(dāng)納米線被腫瘤細(xì)胞攝取后，在808nm近紅外光的激發(fā)下，由于其優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能，納米線能夠高效地將光能轉(zhuǎn)化為熱能。這一過程源于納米線內(nèi)部的電子躍遷和晶格振動(dòng)，在光的作用下，納米線中的電子吸收光子能量發(fā)生躍遷，處于激發(fā)態(tài)的電子通過與晶格相互作用，將能量傳遞給晶格，引起晶格振動(dòng)加劇，從而產(chǎn)生熱能。隨著熱能的不斷積累，腫瘤細(xì)胞內(nèi)的溫度迅速升高。當(dāng)溫度升高到42℃-45℃時(shí)，腫瘤細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)開始發(fā)生變性。蛋白質(zhì)是細(xì)胞生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，其結(jié)構(gòu)和功能的完整性對(duì)于細(xì)胞的正常生理活動(dòng)至關(guān)重要。高溫導(dǎo)致蛋白質(zhì)的二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)被破壞，使得蛋白質(zhì)失去原有的生物學(xué)活性，如參與細(xì)胞代謝的酶類蛋白質(zhì)變性后，相關(guān)代謝途徑受阻，細(xì)胞的能量供應(yīng)和物質(zhì)合成受到影響。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高至45℃以上時(shí)，細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能受到嚴(yán)重破壞。細(xì)胞膜是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換和信息傳遞的重要屏障，高溫使細(xì)胞膜的磷脂雙分子層流動(dòng)性增加，膜蛋白變性，導(dǎo)致細(xì)胞膜的通透性增大。細(xì)胞內(nèi)的離子平衡被打破，大量的離子外流，細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)遭到破壞，細(xì)胞無法正常進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸和信號(hào)傳導(dǎo)。同時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的水分也會(huì)因細(xì)胞膜通透性的改變而流失，導(dǎo)致細(xì)胞脫水皺縮。這些變化最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞無法維持正常的生理功能，走向凋亡或壞死。在分子層面，多聚賴氨酸修飾的鈀碲納米線光熱治療腫瘤的機(jī)制與細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)通路密切相關(guān)。當(dāng)腫瘤細(xì)胞內(nèi)溫度升高時(shí)，熱休克蛋白（HSPs）的表達(dá)被顯著上調(diào)。熱休克蛋白是一類在細(xì)胞受到應(yīng)激刺激（如高溫、缺氧、氧化應(yīng)激等）時(shí)大量表達(dá)的蛋白質(zhì)。在光熱治療過程中，熱休克蛋白的上調(diào)是細(xì)胞的一種自我保護(hù)機(jī)制。它能夠與變性的蛋白質(zhì)結(jié)合，幫助其重新折疊，恢復(fù)正常的結(jié)構(gòu)和功能，或者將無法修復(fù)的蛋白質(zhì)引導(dǎo)至蛋白酶體進(jìn)行降解，從而維持細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的穩(wěn)態(tài)。然而，當(dāng)熱刺激超過細(xì)胞的耐受范圍時(shí)，這種保護(hù)機(jī)制不足以維持細(xì)胞的正常功能。此時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的凋亡相關(guān)信號(hào)通路被激活。其中，線粒體凋亡途徑是光熱治療誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的重要途徑之一。高溫導(dǎo)致線粒體膜電位下降，線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（MPTP）開放。線粒體膜電位的維持對(duì)于線粒體的正常功能至關(guān)重要，它參與了細(xì)胞呼吸、能量代謝和凋亡調(diào)控等過程。膜電位的下降使得線粒體的呼吸鏈功能受損，細(xì)胞能量供應(yīng)減少。同時(shí)，MPTP的開放導(dǎo)致線粒體釋放細(xì)胞色素C等凋亡相關(guān)因子到細(xì)胞質(zhì)中。細(xì)胞色素C與凋亡蛋白酶激活因子-1（Apaf-1）結(jié)合，招募并激活半胱天冬酶-9（Caspase-9），進(jìn)而激活下游的半胱天冬酶-3（Caspase-3）等凋亡執(zhí)行蛋白酶。這些蛋白酶能夠切割細(xì)胞內(nèi)的多種底物，如細(xì)胞骨架蛋白、DNA修復(fù)酶等，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的破壞，最終引發(fā)細(xì)胞凋亡。此外，光熱治療還可能通過影響腫瘤細(xì)胞內(nèi)的其他信號(hào)通路，如MAPK信號(hào)通路、PI3K/Akt信號(hào)通路等，來調(diào)控細(xì)胞的增殖、凋亡和存活。這些信號(hào)通路在細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、代謝和凋亡等過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，它們之間相互交織，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，共同調(diào)節(jié)細(xì)胞對(duì)光熱刺激的響應(yīng)。六、結(jié)論與