Superparamagnetic iron oxide nanoparticles conjugated with doxorubicin for targeting breast cancer
下一代癌症治疗模式的开发目前是肿瘤学的关键要求。纳米技术的进步使我们更接近于开发双重和多功能纳米颗粒，这些纳米颗粒正在挑战诊断和治疗药物之间的传统区别。追求创新的、多功能的、更有效的和更安全的治疗方法是临床前纳米颗粒介导的乳腺癌热疗研究的主要挑战。在这里，我们报告说，氧化铁纳米粒子具有双重能力，作为磁性和药物输送剂。本工作的目的是研究荷负电荷的聚羧酸铁氧化物纳米颗粒（SPION）和罗丹明B功能化的SPION上负载阿霉素（DOX）对乳腺癌细胞系的体外作用。为了正确分析和理解DOX-SPION与游离DOX相比给药后的细胞行为，使用了一组复杂的体外试验，包括MTT测定、细胞周期测定和细胞摄取。总之，我们已经开发了一种基于磁性纳米颗粒的药物递送系统，其顺序地将细胞毒性药物阿霉素递送到乳腺癌细胞（MCF-7和MDA-MB-231）。药物包覆的纳米颗粒，DOX-NPs，逐步组装，多柔比星吸附到裸露的氧化铁纳米颗粒首先，通过静电反应，并允许多柔比星的络合。相反，它们在MCF-7和MDA-MB-231细胞中被更大程度地内化，并且由于两种药物的协同作用和热疗的影响而具有细胞毒性。药物涂层颗粒能够抑制乳腺癌细胞在体外的生长和增殖，这表明该系统有潜力作为一种抗转移化疗剂。
2019-11-13 physics.med-ph
Cold plasma with zirconia nanoparticles for lung cancer via TGF-\b{eta} signaling pathway
本研究提出将CAP与ZrO2 NPs结合用于肺癌治疗，发现该组合通过影响线粒体功能并激活TGF-\{eta}通路诱导癌细胞凋亡，为临床提供了新疗法。
2024-08-07 physics.bio-ph physics.med-ph
Real time noninvasive cancer diagnostics
组织的激光照射导致特征荧光发射光谱，其特征取决于组织的类型，即，健康、腺瘤或恶性。因此，荧光测量可能是一种快速可靠的诊断方法。我们已经将该技术应用于甲状腺组织，发现明智的荧光光谱的归一化揭示了光谱形状和组织类型之间的密切相关性。因此，组织的病理状态可以从激光诱导荧光光谱中明确地识别。该方法是快速和便携式的，因此非常适合在手术期间使用。
2005-02-20 physics.med-ph
Fluorescence-enhanced photodynamic assessments for human breast cancer cell characterizations
本研究基于荧光增强光动力表征，利用5-ALA诱导的PpIX荧光信号和PCA多变量分析，区分乳腺癌原发与转移阶段的MDA细胞，证实了该技术在及时检测乳腺癌中的高潜力。
2024-06-24 physics.bio-ph physics.med-ph physics.optics
Size-dependent radiosensitization of PEG-coated gold nanoparticles for cancer radiation therapy
金纳米粒子被认为是癌症放射治疗中的放射增敏剂，但初级药物筛选的重要问题之一是什么尺寸的金纳米粒子可以最佳地增强辐射效应。在此，我们进行体外和体内放射增敏研究的4.8，12.1，27.3，和46.6 nm的PEG-涂层的金纳米粒子。体外结果表明，所有尺寸的PEG包被的金纳米颗粒都可以导致伽马辐射后癌细胞存活率的显着下降。12.1 27.3nm PEG包被的金纳米粒子在细胞内呈弥散分布，对细胞凋亡和坏死的增敏作用均强于4.8和46.6nm。此外，体内结果还显示，所有尺寸的PEG包被的金纳米颗粒在5Gy辐射后都可以减小肿瘤体积和重量，并且12.1和27.3nm PEG包被的金纳米颗粒比4.8和46.6nm颗粒具有更大的敏化作用，这可以导致肿瘤几乎完全消失。体内生物分布证实，12.1和27.3 nm PEG-包被的金纳米粒子在肿瘤中以高浓度积累。病理学、免疫学和血液生化学结果表明，PEG包被的纳米金颗粒不会引起脾和肾损伤，但会引起肝损伤和金蓄积。可以得出结论，12.1和27.3 nm PEG包覆的金纳米粒子显示出高的放射敏感性，这些结果对于可能的放射治疗和药物递送具有重要的指示。
2012-10-02 physics.bio-ph physics.med-ph
Using laser and ultrasound devices for breast cancer treatment: studying the effects of gold nanoparticles injection
本文通过数值模拟研究金纳米颗粒辅助下激光联合超声治疗乳腺癌的效果，证明该组合方法可同时根除肿瘤浅表与深部区域并增大组织坏死体积。
2024-09-29 physics.med-ph physics.optics
Prospects for terahertz imaging the human skin cancer with the help of gold-nanoparticles-based terahertz-to-infrared converter
建议的设计，可能的操作参数进行了讨论，仪器检查皮肤癌肿瘤在太赫兹（THz）范围内，将图像转换为红外（IR），并使其可见的帮助下，标准的红外相机。该设备的中心元件是THz-IR转换器，一种嵌入8.5 nm直径金纳米颗粒的Teflon或硅薄膜基质。假设使用外部THz源来照射生物组织样品。该转换器的时间特性使其在实时尺度上的性能。规定了适用于透射模式（体外）或反射模式（体内）人体皮肤操作的设计细节。
2019-01-07 cond-mat.mes-hall physics.med-ph
Photoacoustic tracking of photo-magnetically powered nanoparticles for cancer therapy
本文提出一种Fe3O4核心金刺状表面的光磁驱动纳米颗粒，结合光声成像实现体内实时追踪，并证明激光与磁耦合可增强光热转换、改善肿瘤内分布与滞留，为癌症纳米治疗临床研究提供新方法。
2024-10-04 physics.bio-ph physics.med-ph
Characterization of Fe_3 O_4/Au-Ag@MoS_2 nanoparticles for brain cancer treatment using magneto plasmonic approach
本研究旨在探讨以Fe_3O_4为核、金、银合金为壳、二硫化钼为包覆层的纳米粒子，通过磁热疗法治疗脑癌。这些纳米粒子在肿瘤内的光学性质，包括消光系数和表面等离子体激元峰（SPR）的大小，结构，不同的组合物，和厚度的函数也使用有效介质理论进行了研究。此外，温度分布的影响进行了评估，通过分析建模的交流（AC）磁场。实验结果表明，由Fe_3O_4-Au_（0.25）Ag_（0.75）@MoS_2组成的复合纳米粒子，厚度为3 nm的金银合金和3层MoS_2组成的复合纳米粒子在生物窗内具有最佳的消光系数和SPR。金银合金提高了消光系数，同时防止了磁性纳米颗粒的积累。由于单独的金银合金不能在生物窗口范围内起作用，因此使用MoS_2，这增加了在较高波长下的消光效率。对所提出的合金化合物的肿瘤中的温度分布的检查表明，在从照射开始的短时间之后，肿瘤温度达到45 ℃。肿瘤组织内的温度分布在肿瘤中心达到最大值，随着远离中心温度分布急剧下降。磁热疗的使用使得能够将治疗剂量局部递送到恶性脑肿瘤;因此，表现出优于光热方法的性能/效率。
2021-11-24 physics.med-ph
Origin of broad polydispersion in functionalized dendrimers and its effects on cancer cell binding affinity
具有多个配体的纳米颗粒已被提出用于纳米医学。每个纳米颗粒上的多个靶向配体可以结合到细胞表面上的几个位置，从而促进药物靶向和摄取。实验表明，共轭配体的分布是出乎意料的广泛，解吸速率似乎指数依赖于连接的配体的平均数。这两个发现解释了一个模型，其中配体共轭的纳米粒子具有积极的协同性的$\approx 4kT$，和纳米粒子结合到一个表面上的多个键是永久固定。这推动了对数据的新分析，证实了只有一个解吸的时间常数，即通过单键结合到表面的纳米颗粒。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
A Wireless, Multicolor Fluorescence Image Sensor Implant for Real-Time Monitoring in Cancer Therapy
University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of California, San Francisco（加州大学旧金山分校）
本文提出了一种无线多色荧光图像传感器，用于实时监测癌症治疗中的免疫细胞反应，通过无线超声波传输实现高分辨率的多色成像。
2024-06-27 cs.SY eess.SY physics.med-ph
Xanthene Dyes for Cancer Imaging and Treatment: A Material Odyssey
考虑到成本、有效性、检测/治疗方式的复杂性和存活率，癌症仍然是当今主要的健康问题之一。提高生存率的最重要标准之一是早期和敏感的疾病诊断，可以有效地指导治疗方式。荧光成像剂由于其空间和时间分辨率、高灵敏度和选择性、易于修饰以产生可活化剂、易于操作和低成本而成为现有技术的重要替代品。除了成像，基于光的治疗方式，光动力疗法（PDT），获得了显着的关注，因为它是微创的，并且与目前的护理治疗标准相比副作用更少。尽管荧光成像和PDT具有这些显著的优点，但需要激发试剂的光在组织中的渗透有限，阻碍了广泛的应用。杂氧杂蒽染料，特别是含有硅或氧化膦作为氧杂蒽部分的桥接单元的杂氧杂蒽染料，不仅由于其在水性介质中优异的光化学性质、高荧光量子产率、光稳定性，而且由于其允许深层组织成像和治疗的适当吸收和发射最大值而获得了显著的兴趣。在这里，设计和合成策略，关键的物理性质，它们在荧光成像应用中的应用，以及令人惊讶的有限利用率的混合氧杂蒽染料，在过去的十年中出现的PDT剂已详细审查。
2022-10-02 physics.med-ph q-bio.CB
Integrated Photodynamic Raman Theranostics for Cancer Diagnosis, Treatment, and Post-Treatment Molecular Monitoring
治疗诊断学是诊断和治疗的结合，长期以来一直有望成为实现个性化精确癌症治疗的手段。然而，尽管有其潜力，治疗诊断学尚未实现重要的临床转化，这主要是由于现有治疗诊断纳米颗粒策略的复杂性和压倒一切的毒性问题。在这里，我们提出了一种基于同时拉曼光谱和光动力学治疗（PDT）的替代无纳米颗粒治疗诊断方法，用于癌症治疗诊断的综合临床平台。我们详细说明了拉曼光谱和PDT的兼容性癌症治疗诊断，从而拉曼光谱诊断可以进行PDT光敏剂阳性细胞和组织没有意外的光敏剂激活/光漂白或受损的诊断能力。我们进一步证明，我们的治疗诊断平台能够实时进行体内肿瘤诊断、治疗和治疗后分子监测。因此，该系统实现了有效的治疗诊断性能，为治疗诊断学的临床实现提供了一条有前途的新途径。
2020-09-08 physics.med-ph physics.optics
Application of computational breast phantoms to evaluate reconstruction methods for fluorescence molecular tomography
荧光分子断层扫描（FMT）具有提供高对比度图像用于乳腺肿瘤检测的潜力。计算体模提供了一种方便的方式，以各种各样的荧光团分布配置在患者和执行全面评价成像系统和方法的FMT。在这项研究中，一个数字乳腺体模被用来比较一种新的基于稀疏性的重建方法和Tikhonov正则化方法的性能，以解决不同的分离量的肿瘤。实验结果表明，该稀疏重建方法具有较好的重建效果.这种基于模拟的方法与计算幻影使乳腺癌检测的FMT重建方法的评价。
2018-03-29 physics.med-ph
Terahertz-to-infrared converters for imaging the human skin cancer: challenges and feasibility
目的：太赫兹（THz）医学成像是一种很有前途的非侵入性技术，用于监测皮肤状况，早期发现人类皮肤癌，以及从烧伤和创伤中恢复。它可以直接通过临床敷料和修复软膏用于愈合过程的可视化，最大限度地减少敷料更换的频率。与磁共振方法相比，太赫兹成像技术是成本有效的。我们的目标是开发一种能够提供比市售太赫兹成像相机更好的图像分辨率的方法。方法：太赫兹到红外（THz-to-IR）转换器可以通过将后者在THz辐射范围内可识别的特定对比度图案转换为可由标准IR成像相机检测的IR图案来可视化人类皮肤癌。THz到IR转换器的核心是在要可视化的THz范围内和IR相机的操作范围内都透明的平坦矩阵;这些矩阵包含嵌入的金属纳米颗粒，当用THz射线照射时，将THz光子的能量转换为热量并成为IR相机可检测的IR辐射的纳米粒子。结果：创建最简单的转换器的方式，以及更复杂的转换器具有更广泛的功能，被认为是。第一个转换器是具有8.5nm直径的金纳米颗粒的明胶基质，第二个转换器是具有来自铜-镍MONEL（c）合金404的2nm直径的纳米颗粒的聚苯乙烯基质。结论：配备有IR相机的THz到IR转换器的方法是有前途的，因为它可以提供比市售THz成像相机更好的肿瘤病理学图像。
2023-03-18 physics.med-ph
Fluorescence-Guided Raman Spectroscopy for Tumour Margin Delineation
可疑病变的初步检测和识别以及肿瘤边缘的精确描绘对于成功的肿瘤切除至关重要，无进展生存率与完全切除率相关。然而，许多癌症的术后阳性边缘率仍然很高，尽管术中成像和诊断技术取得了许多进展，但没有一种方法可以充分进行肿瘤检测和描绘。在这里，我们展示了一个多模式的计算机视觉为基础的诊断系统，既能够粗略检测和识别可疑病变和疾病边缘的精确划定。我们首先表明，通过视觉跟踪的光谱探针，我们能够实时肿瘤边缘划定体外人类肿瘤活检和体内肿瘤异种移植小鼠模型。然后，我们证明，结合拉曼光谱诊断与原卟啉IX（PPIX）荧光成像，使荧光引导的拉曼光谱边缘划定。我们的荧光引导拉曼光谱系统实现了优于单独荧光成像的边缘描绘准确性，证明了我们的系统在肿瘤切除手术中实现改善临床结果的潜力。
2020-09-24 physics.med-ph
Smartphone microendoscopy for high resolution fluorescence imaging
高分辨率光学内窥镜越来越多地用于诊断诸如胃肠道的内部器官的各种医疗状况，但是它们对于在资源贫乏的环境中使用来说太昂贵。另一方面，具有高分辨率摄像头和互联网接入的智能手机变得更加便宜，使其在过去十年中能够扩散到大多数农村地区和发展中国家。在这封信中，我们描述了一种智能手机显微内窥镜，它可以拍摄空间分辨率为3.1 μm的荧光图像。还提供了使用该装置从离体、体外和体内样品收集的图像。紧凑且具有成本效益的智能手机显微内窥镜可以被设想为检测低收入和中等收入国家内脏癌前病变的强大工具。
2016-03-07 physics.ins-det physics.med-ph physics.optics
SQUID Magnetometry for Cancer Screening a Feasibility Study
最近的证明表明，与各种生物分子和药理学试剂相关的纳米颗粒可以全身性地施用于人类，而没有来自颗粒的毒性，这开启了将这种颗粒靶向体内特定组织以用于疾病成像和治疗的新时代。用于此目的的大多数颗粒含有铁，并通过磁共振成像在体内检测到。我们相信超导量子干涉仪（SQUID）可以提供定量和空间相关的定位的超顺磁性纳米粒子在体内针对特定的细胞靶点的信息。我们设想了一个扫描系统，包括一个直流感应场，一个运输设备，和一个平面的一阶梯度线圈耦合到DC SQUID放大器的阵列。我们进行了一组计算机模拟，使用实验确定的值的浓度的顺磁性颗粒可实现在特定组织的小鼠在体内和浓度的颗粒连接到单克隆抗体特异性抗原的两个人癌细胞系在体外。选择了一个10厘米的目标距离的仪器，以便对于一个普通的成人扫描的前表面和后表面可以提供覆盖的大部分身体。模拟结果表明，SQUID磁强计监测体内超顺磁性颗粒的可实现浓度的可行性，并提高了使用这种方法来检测和定位这些颗粒所针对的异常细胞集合的可能性。
2003-09-02 physics.bio-ph physics.ins-det physics.med-ph
Light-sheet microscopy in cancer pathology: current applications, clinical challenges and future perspectives
Maastricht University（马斯特里赫特大学）；University of Groningen（格罗宁根大学）；University of Florence（佛罗伦萨大学）；Maastricht University Medical Centre（马斯特里赫特大学医学中心）；GROW Research Institute for Oncology and Reproduction（GROW肿瘤与生殖研究所）；NUTRIM Research Institute for Nutrition and Translational Research（NUTRIM营养与转化医学研究所）
本文综述了光片荧光显微镜在癌症病理分析中的当前应用，并探讨其整合入临床流程以实现完整标本高通量三维成像，从而提升诊断精度和揭示肿瘤结构形态的潜力。
2026-10-30 physics.med-ph physics.optics
Relaxation-based viscosity mapping for magnetic particle imaging
磁粒子成像（MPI）已被证明可以为血管造影、干细胞跟踪和癌症成像等成像应用提供显著的对比度。最近，人们对MPI的功能成像能力越来越感兴趣，其中彩色MPI技术已经探索了分离不同的纳米颗粒，这可能用于区分不同状态或环境中的纳米颗粒。粘度映射是MPI的一种有前途的功能成像应用，因为体内粘度水平的增加与许多疾病如高血压、动脉粥样硬化和癌症有关。在这项工作中，我们提出了一个粘度映射技术MPI通过估计的弛豫时间常数的纳米粒子。重要的是，所提出的时间常数估计方案不需要关于纳米颗粒的任何先验信息。我们在内部磁粒子光谱（MPS）设置中以四种不同的频率（250 Hz至10.8 kHz）和三种不同的场强（5 mT至15 mT）对粘度范围在0.89 mPa.s至15.33 mPa. s之间进行了广泛的实验，以验证该方法。我们的研究结果表明，在生物相关的粘度范围内的MPI的粘度映射能力。
2017-02-23 cond-mat.soft physics.med-ph
Lissajous scanning magnetic particle imaging as a multifunctional platform for magnetic hyperthermia therapy
工程纳米磁性材料在医疗保健和生物医学技术中的应用正在迅速增长。最近引起显著关注的两个例子是用于生物监测的磁粒子成像（MPI）和用于癌症治疗的磁场热疗（MFH）。在这里，第一次，Lissajous扫描MPI设备作为一个独立的平台，以支持MFH癌症治疗的应用程序的能力。该平台被证明可以在一个设备中提供纳米颗粒定位、聚焦热疗应用和非侵入性组织测温的功能。结合起来，这些能力有可能显着提高MFH治疗的准确性，有效性和安全性。在MPI扫描仪的3D成像场序列的长期暴露期间的纳米粒子热疗的测量揭示了空间聚焦加热，与简单的1维正弦激励相比具有显著增强的最大值。所观察到的空间加热行为的定性描述的基础上的现象学模型，考虑在布朗政权施加的扭矩。使用人急性单核细胞白血病细胞系（THP-1）的体外细胞研究表明，在Lissajous MPI扫描仪内启动40分钟MFH处理后，24小时内结构完整性和代谢活性均受到强烈抑制。此外，重建MPI图像的纳米粒子分布在细胞之间，和温度敏感性的MPI成像信号在治疗过程中获得的证明。总之，提出了Lissajous MPI和MFH技术的组合;首次证明了其在癌症治疗中具有最大有效性的潜力，并且对周围组织的附带损伤最小。
2020-05-18 physics.med-ph
Calibration-Free Relaxation-Based Multi-Color Magnetic Particle Imaging
磁粒子成像（MPI）是一种新型的成像模式，具有重要的应用，如血管造影，干细胞跟踪和癌症成像。最近，已经努力通过多色成像方法来增加MPI的功能，该方法可以区分不同纳米颗粒或不同环境条件下的纳米颗粒的响应。所提出的技术通常依赖于广泛的校准，捕获纳米粒子的谐波响应的差异。在这项工作中，我们提出了一种方法来直接估计的弛豫时间常数的纳米粒子的MPI信号，然后使用它来生成一个多色弛豫图。该技术基于当来回扫描相同区域时绝热MPI信号的基本镜像对称性。我们通过广泛的模拟，并通过实验，我们的内部磁粒子谱仪（MPS）设置在550 Hz和我们的内部MPI扫描仪在9.7 kHz的验证所提出的方法。我们的研究结果表明，纳米粒子可以成功地区分与所提出的技术，没有任何校准或先验知识的纳米粒子。
2017-05-22 physics.med-ph
X-ray fluorescence computed tomography (XFCT) imaging with a superfine pencil beam x-ray source
X射线荧光计算机断层成像（XFCT）是一种X射线光子的分子成像技术，其可用于感测深层样品或组织内的不同元素或纳米颗粒（NP）剂。XFCT多年来一直是一个活跃的研究课题。然而，XFCT尚未成为流行的分子成像工具，因为它具有有限的分子灵敏度和空间分辨率。为了进一步研究XFCT成像，我们提出了一个台式XFCT成像系统，其中一个独特的笔形束X射线源和一个环的X射线光谱仪使用GATE（Geant 4应用断层扫描发射）软件进行了模拟。采用一种基于L1正则化的优化最小化算法（MM），从GATE模拟的数值测量数据中重建了钼（Mo）NP靶的X射线荧光图像。在较低的X射线源输出率下，实现了良好的靶定位，DICE系数为83.681%。重建的信号强度的目标被发现是相对成比例的目标浓度，如果检测器的数量和位置进行了优化。将MM算法的性能与极大似然期望最大化（ML-EM）和滤波反投影（FBP）算法进行了比较。未来将对台式XFCT成像系统进行实验测试
2021-01-29 physics.med-ph
Ultra-Fast Fluorescence Imaging in Vivo with Conjugated Polymer Fluorophores in the Second Near-Infrared Window
由于减少了长波长光子的散射，第二近红外窗口（1.0-1.7微米）中的体内荧光成像可以提供深组织穿透和高空间分辨率。在这里，我们合成了一系列的低带隙的供体/受体共聚物与可调的发射波长为1050-1350 nm在这个窗口。磷脂-聚乙二醇的非共价官能化产生水溶性和生物相容性聚合物纳米颗粒，首次允许使用聚合物荧光团在> 1000 nm处进行活细胞分子成像。重要的是，该聚合物的高量子产率允许以前所未有的每秒25帧的帧速率对小鼠动脉血流进行体内、深层组织和超快成像。高时间分辨率导致在小鼠的单个心动周期（~ 200 ms）内的心电图波形中的血流模式的空间和时间分辨成像，这在此窗口中之前没有用荧光成像观察到。
2014-06-25 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.med-ph
Thermal Response of Dielectric Nanoparticle Infused Tissue Phantoms during Microwave Assisted Hyperthermia
热疗已经使用多年;作为癌症治疗的潜在替代方式。本文报道了利用国产微波炉对组织模体进行微波辅助加热的实验研究。还使用基于有限元方法的工具进行了计算机模拟，以支持实验观察和探针对组织模型内部深处的热传输方面的见解。预测温度和实测温度之间取得了良好的协议。此外，进行实验以研究介电纳米颗粒即氧化铝（Al 2 O3）和氧化钛（TiO 2）在纳米颗粒注入的肿瘤模型的MWATH期间的功效。在实验中专门模拟了注射纳米颗粒溶液的深层肿瘤。在纳米粒子注入组织模型的时空热历史方面获得了有趣的结果。由于纳米颗粒的存在，在靶向区域附近实现了温度分布的升高，并且温度的空间分布被严重变形。我们最终表明，使用实验和模拟，不像其他纳米粒子介导的热疗技术，直接注射的纳米粒子在肿瘤内导致增强的热量产生在邻近的健康组织。热疗事件的不均匀性分别从热点和冷点的局部发生是明显的。目前的研究结果可能有深远的影响，作为一个框架，在MWA预测温度分布。
2020-06-24 physics.app-ph physics.med-ph
