动态扩散荧光层析成像系统评估吲哚菁绿纳米颗粒在肿瘤中的药代动力学

在探讨“动态扩散荧光层析成像系统评估吲哚菁绿纳米颗粒在肿瘤中的药代动力学”这一主题时，我们首先需要了解药代动力学（Pharmacokinetics）的概念，它指的是药物从进入体内开始到药物消除的全过程，包括吸收、分布、代谢和排泄等。在此基础上，纳米颗粒药物载体是现代药物递送系统（Drug Delivery System，DDS）的研究热点，特别是通过改善药物的稳定性和靶向性来提高治疗效果。 本研究采用的吲哚菁绿（Indocyanine Green，ICG）是一种近红外染料，在临床中被广泛用作诊断工具。由于其具有光热特性，ICG已被研究用作药物递送系统的一部分。纳米颗粒因其能够在肿瘤部位累积而被用于靶向药物递送，特别是当它们具有可降解外壳时，能够在到达目的地后通过改变pH值或温度来释放药物，这被称为“壳壳可分解的纳米颗粒”。 动态扩散荧光层析成像（Diffuse Fluorescence Tomography，DFT）是一种利用近红外光在生物组织中的扩散特性进行成像的技术。DFT系统通常使用CT扫描模式，可以提供高灵敏度和高时间分辨率的连续采样数据集。在研究中，使用一个高级DFT系统来监测和分析ICG和ICG负载纳米颗粒在肿瘤中的药代动力学，分析其在肿瘤组织中的浓度变化情况。 在药物动力学参数的提取上，本研究采用了基于两室模型（two-compartment model）的高斯-牛顿法（Gauss-Newton scheme）。两室模型是一种常用的药代动力学模型，其中药物在体内被分为中央室和周边室两个空间。高斯-牛顿法是一种常用的数值优化技术，用于解决非线性最小二乘问题。它通过迭代地最小化残差平方和来求解方程，直至获得最佳拟合结果。 研究中描述的系统和方法具有实时、连续监测药物释放的优点，这对于药物开发来说是一个非常重要的任务。这一技术的应用有望在将来实现在临床中对肿瘤患者药物浓度的实时监控，为精准医疗提供有力支持。 研究的作者来自天津大学精密仪器与光电子工程学院，以及天津医科大学肿瘤研究所。这些机构的参与表明了跨学科合作的重要性，特别是在医学影像和生物技术领域。通过将光学成像技术和纳米技术结合起来，可以更深入地理解药物在生物体内的行为，从而改善药物设计和疗效。 本研究展示了动态扩散荧光层析成像系统在评估肿瘤药物递送系统（特别是吲哚菁绿纳米颗粒）中的药代动力学的有效性。通过该技术的应用，有望在不久的将来实现更有效和个性化的治疗方案，为患者带来更好的治疗效果。