Optomagnetischer Heizthermometer-Nanoplattform für die Tumor-Magnetothermotherapie mit operando Temperaturfeedback

Echtzeit-Temperaturfeedback während der Hyperthermie ermöglicht eine präzise Läsionsablation mit minimalen Schäden an gesundem Gewebe. Der Mangel an bedarfsgesteuerten theranostischen Agenzien erschwert jedoch solche Anwendungen. Diese Studie demonstriert die in-vivo-operando Temperaturüberwachung bei der Tumor-Magnetothermotherapie unter Verwendung eines optomagnetischen Heizthermometer-Nanocluster-Agenz. Dieses Agenz wurde durch eine präzise mikroemulsionsbasierte Assemblierung von Lanthanid-lumineszenten Nanokristallen und superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln synthetisiert. Wir zeigen, dass die lanthanid-lumineszenten Nanokristalle innerhalb der Agenzien temperatur-sensitive Lumineszenzlebensdauer und tiefen-sensible Lumineszenzintensitätsverhältnisse im zweiten nahen Infrarotbiologischen Fenster (NIR-II) bereitstellen, was eine genaue 3D-thermografische Kartierung von Geweben mit einer Unsicherheit von nur 0,12 °C ermöglicht. In der Zwischenzeit erleichtern die Eisenoxid-Nanopartikel die gezielte Akkumulation in Läsionen unter einem orientierten Magnetfeld und wirken als Heizquellen unter oszillierenden Magnetfeldern, ohne die operando Temperaturmessungen der Lanthanid-Nanothermometer zu beeinträchtigen. Mit räumlich-zeitlich synchronisierter thermografischer Bildgebung erreichten wir eine effiziente, programmierte und nicht-invasive Tumorablation bei Mäusen durch kontrollierte milde Hyperthermie, indem wir die Richtung und Stärke des angewendeten Magnetfelds anpassten. Unsere Machbarkeitsstudienergebnisse legen nahe, dass diese optomagnetische Heizthermometer-Nanoplattform vielversprechend für hochgenaue in-vivo-Magnet-Hyperthermie-Anwendungen ist.