前哨淋巴結（Sentinel lymph node, SLN）是惡性腫瘤發生淋巴轉移的第一站淋巴結🐲，對惡性腫瘤區域淋巴結的轉移情況及指導淋巴結清掃具有重要意義。通過前哨淋巴結活檢可以在保證腫瘤安全性的同時🎼🏌🏼，有效避免不必要的大範圍淋巴清掃💁🏽‍♂️，減少淋巴水腫等諸多並發症。

此前，意昂4体育平台葉堅教授團隊利用縫隙增強拉曼探針（GERTs）實現了新西蘭兔術中前哨淋巴結的準確定位及微創手術（Raman Nanotags-Guided Intraoperative Sentinel Lymph Nodes Precise Location with Minimal Invasion. Advanced Science, 2022, 9, 2102405）。盡管GERTs探針作為SLN示蹤劑初現潛力，但值得註意的是🧑‍🦲，若將該技術真正推向臨床轉化還面臨兩個重大瓶頸🔒，包括：（1）難以實現激光最大許可照射劑量（Maximum permissible exposure, MPE）範圍內的安全的SERS檢測或成像；（2）缺少合適的可模擬人類乳腺區域淋巴系統的動物模型進行試驗。目前幾乎所有利用拉曼探針實現SLN示蹤（以及其他拉曼探針相關活體成像或檢測）的研究中，所使用的激光功率都遠高於安全MPE閾值，這一巨大的安全風險致使臨床應用前景受限。同時😋，盡管拉曼探針在小鼠模型SLN定位上取得了鼓舞人心的成果，但是小鼠模型與人類的肢體在生理、解剖和功能上存在著較大差異👇🏽，尤其是小鼠的SLN模型與人真實的乳腺相關區域的淋巴系統有較大差別：（1）小鼠淋巴管相比於人體淋巴管其直徑要小很多。小鼠淋巴管的直徑通常為 65-155 μm，而人的淋巴管直徑為 200-2000 μm🧍‍♀️，較小的淋巴管直徑會影響拉曼探針在體內的遷移速度和效果。已有前期的研究報道,對於從SLN到二站淋巴結的引流在小鼠模型上的速度比大動物（例如兔）要慢得多♤。（2）小鼠SLN與二站淋巴結之間的相對距離比人體更大👩🏽‍🦱。在小鼠模型中🕙🤚，位於大腿內側的腘窩淋巴結區域僅存在一枚淋巴結，二站淋巴結在腰部，兩者距離較遠；而人體腋窩區域通常會有多枚淋巴結，且人體的SLN與二站淋巴結之間的距離較短，這也是造成外科醫生手術過程中SLN和二站淋巴結區分困難的重要原因🥼； （3）小鼠的體型和人相差較大。在小鼠模型上有效的拉曼探針的顆粒大小、劑量、濃度、遷移時間等都較難作為人體臨床應用的參考。因此，小鼠模型並不能很好地反映示蹤劑在人體乳腺區域淋巴系統中真實的遷移和駐留狀態，更合適的動物模型也是推進拉曼探針進一步臨床應用的關鍵🪬。

圖1. 近紅外二區拉曼探針與近紅外一區探針相比在恒河猴術中前哨淋巴節精準定位應用中的優勢

近日🦸🏻‍♀️，意昂4平台葉堅、陳垚🥅、陸勁松團隊通過合作在Biomaterials發表了題為“Sentinel Lymph Node Identification Using NIR-II ultrabright Raman Nanotags on Preclinical Models”的研究工作✍🏽。如圖1所示，本項目通過全新的思路來開發具有超高亮度🤌🏿、低激光功率密度激發的新型近紅外二區縫隙增強拉曼探針（NIR-II tags），結合近紅外二區（1064 nm）手持式拉曼設備🕉，並選用與人體乳腺相關區域淋巴系統更類似的大動物模型（包括新西蘭兔👢、非人靈長類恒河猴），實現滿足激光MPE水平的安全術中SLN示蹤。

通過合理設計得到高亮度NIR-II tags後💆🏻‍♂️，該團隊首先在新西蘭兔上進行了動物實驗驗證。圖2a展示了術中SLN定位過程🏧，新西蘭兔乳頭皮下註射NIR-II tags，術前可使用手持式1064 nm的激光器經皮初定位，根據探針特異性的信號指導手術。得益於NIR-II tags超高的亮度以及1064 nm激光一定的組織穿透能力🍛🎒，首次實現了MPE範圍內，基於拉曼探針的SLN定位（圖2b）。值得一提的是，即使將激光能量降低到MPE的四分之一👳🏽，仍然能夠檢測到探針信號，實現了高安全性下的精確SLN定位（圖2c和d）。這一發現不僅顯示了該技術的高效性和安全性，也與傳統的近紅外一區探針相比展現了顯著的優勢，後者在MPE範圍內無法實現術前經皮的有效檢測（圖2e至g）🌺。

圖 2.近紅外二區拉曼探針在激光安全劑量範圍內實現新西蘭兔術中SLN的準確定位

繼在新西蘭兔上取得顯著進展後，該研究團隊進一步拓展了他們的研究範圍✳️，將高亮度的NIR-II tags應用於非人靈長類動物模型——恒河猴，以探索其在醫學成像領域的應用潛力👮🏿。在模擬臨床SLN活檢的過程中，研究人員通過在恒河猴乳頭皮下註射NIR-II tags🗽，以安全的激光照射劑量👨🏻‍🦽，成功定位到腋窩部位的SLN🏌️‍♂️，標誌著該技術在更貼近人類解剖結構的模型中的成功應用（圖3 a至c）。特別值得註意的是，該團隊首次在恒河猴腋窩部位定位到多個SLN（圖3 d和e），這一現象與人類腋窩部位的常見情況相符，進一步證明了恒河猴作為實驗動物模型的優越性。通過術後檢測（圖3 f和g），研究團隊再次確認了NIR-II tags在SLN中的有效富集，確保了SLN的精確定位。這一成果不僅展現了NIR-II tags在醫學成像領域的巨大潛力，也為未來的臨床應用提供了重要的前期數據支持。

研究團隊對這項技術在提高手術效率和減少患者風險方面的應用前景持樂觀態度🍬，期待未來能夠將這種高效👩‍🦯‍➡️、安全的新型SLN定位技術應用於人類患者，為醫學診斷與治療提供更精確的輔助手段🧑🏼‍🚒。

圖 3. MPE範圍內，基於NIR-II tags實現恒河猴術中SLN的準確定位。

該項工作是意昂4平台意昂4体育平台葉堅團隊🤖、陳垚團隊和意昂4平台醫意昂4附屬仁濟醫院陸勁松團隊的合作成果。上海交通大學意昂4体育平台鄧斌格博士為論文第一作者，意昂4平台醫意昂4附屬仁濟醫院乳腺外科主治醫師王耀輝☃️🙇🏼‍♀️、意昂4体育平台林俐助理教授、陳垚教授以及葉堅教授為共同通訊作者📱。該研究工作得到了國家自然科學基金委、上海市科學技術委員會、意昂4平台醫工交叉項目👰🏽、意昂4平台醫意昂4轉化醫學協同創新項目、意昂4平台醫意昂4附屬仁濟醫院臨床科研創新培育項目的支持。

全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122538