奈米金粒子釋放效率實驗

3.3.1 破裂比例評估法

從3.2節中確定了適當的雷射及超音波作用參數，接下來進行奈米金液滴與奈 米金氣泡的比較，觀察超音波、雷射及雷射輔助超音波三種方式作用下的奈米金 粒子釋放效率。

當只有超音波作用時，奈米金氣泡的破裂比例高於奈米金液滴(圖28)，這也證 實了奈米金液滴的穩定性較高。而只利用雷射作用時，奈米金液滴的破裂比例高 於奈米金氣泡，但是兩者結果在統計上並無顯著性差異，這代表雷射對兩種對比 劑的作用效果差不多。最後同時利用超音波及雷射作用對比劑，可以觀察到奈米 金液滴的破裂比例較奈米金氣泡高10%，也是全部作用方式中最高的結果，這證實 了雷射輔助超音波作用可以使更多的奈米金液滴破裂。

圖 28：利用不同作用方式，比較不同對比劑的破裂比例。可以觀察到雷射輔助 超音波作用奈米金液滴，能夠使最多的對比劑破裂。**:p-value<0.01

**

**

42

接著畫出不同粒徑下的破裂比例圖(圖 29)，並比較奈米金液滴和奈米金氣泡 在不同作用下粒徑的破裂狀況。在超音波作用下奈米金氣泡不論粒徑差異破裂比 例相近，而在奈米金液滴中體積大的破裂比例較高，可能是因為大體積的對比劑 本身就不穩定且容易與超音波產生共振，因此不管是氣泡或是液滴都是粒徑偏大 的容易破裂，而小體積的氣泡雖然不易共振，但是因為氣泡穩定性比液滴低，所 以受到大體積氣泡產生的穴蝕效應刺激後可能會破裂；當雷射作用時奈米金氣泡 在大體積的部分破裂比例較高，然而奈米金液滴在不同體積下並沒有明顯差異，

可能是因為雷射作用奈米金氣泡時奈米金粒子溫度上升造成氣泡結構不穩定而破 裂，而越大的氣泡越容易受影響，然而用雷射作用奈米金液滴時，會產生氣化效 應且大液滴釋出的奈米金粒子會使液體整體溫度上升，使小液滴變大進而破裂，

因此奈米金液滴在不同粒徑下的破裂比例都差不多，但是根據濃度結果評估奈米 金液滴與奈米金氣泡在破裂比例上並無顯著性差異。同時使用超音波和雷射作用 的結果與圖中的黑線做比較可以發現，合併作用下對比劑的破裂比例都有上升，

然而奈米金氣泡的綜合效果不如奈米金液滴，這是因為雷射與超音波作用奈米金 氣泡時，兩者引發的破裂原因沒有關聯，然而在奈米金液滴下有液體膨脹與氣化 這一層關係，因此綜合效應較明顯。

43

3.3.2 吸光值評估法

根據破裂比例評估法，確認了奈米金液滴破裂比例高於奈米金氣泡，但是破 裂比例高不能完全代表釋放出較多的奈米金粒子，因此進一步利用吸光值評估。

但是進行結果比較前必須先測量控制組和參考組的吸光值，以降低實驗誤差。將

圖 29：奈米金液滴及奈米金泡的粒徑破裂比例圖。上圖是奈米金氣泡在不同粒徑下的破裂狀 況，下圖是奈米金液滴在不同粒徑下的破裂狀況。

Addition

Addition

44

尚未作用過的對比劑直接過濾，測量濾液的吸光值當作背景值，藉由減去背景值 的動作可以去除沒有被包覆的奈米金粒子產生的誤差。而將一般的蛋白質液滴以 雷射及超音波同時作用擊破後過濾，從濾液中可以取得蛋白質碎片的吸光值，將 此數值當作參考值，實驗後發現所有的數值都大於參考值，代表蛋白質碎片對吸 光值造成的影響可以忽略。

從結果可以觀察到(圖 30)，只有超音波作用時奈米金氣泡得到的吸光值較高，

再次證實了奈米金液滴比奈米金氣泡穩定；而單獨雷射作用可以發現奈米金液滴 的吸光值高於奈米金氣泡，但是在統計上也無顯著差異；當合併雷射與超音波作 用後可以觀察到奈米金液滴的吸光值比奈米金氣泡高，這代表奈米金液滴釋放出 較多的奈米金粒子。合併 3.3.1 及 3.3.2 節的結果，證實雷射輔助超音波作用奈米 金液滴的確能夠更有效地釋放出奈米金粒子。

圖 30：奈米金液滴與奈米金氣泡在不同作用下的吸光值差異。利用不同方式作用，比較不同 對比劑的吸光值差異，可以觀察到雷射輔助超音波作用奈米金液滴有最高的吸光值。

* :p-value<0.05

*

45

3.4 光熱治療實驗

3.4.1 體外細胞實驗

從 3.3 節的結果可以觀察到奈米金液滴在雷射輔助超音波作用下有較高的奈 米金粒子釋放效率，但是仍必須確認此技術在光熱治療上的效果，因此細胞體外 實驗及小動物體內實驗。

首先觀察在沒有奈米金液滴的狀況下(圖 31)，細胞在不同技術作用下的存活 率差異，可以很明顯發現不論是雷射或超音波，作用前後細胞的存活率差異都沒 有太大的變化，這代表實驗所使用的雷射與超音波參數對組織不會造成嚴重傷害；

接著觀察有奈米金液滴的狀況，可以發現有雷射作用時細胞的存活率會降低，當 合併超音波及雷射同時作用細胞存活率更降低到 45%，這代表雷射合併超音波可 以有光熱治療效果。此實驗證明了雷射輔助超音波技術對一般細胞的安全性及此 技術合併奈米金液滴可以提高光熱治療效果，接下去進一步做小動物實驗驗證。

圖 31：不同作用下的細胞存活率。在有雷射及奈米金液滴的狀況下，細胞存活率下降，當 合併雷射與超音波，更降低了細胞的存活率。

46

3.4.2 小動物體內實驗

根據細胞實驗可以了解雷射輔助奈米金液滴穴蝕效應在光熱治療上確實有效，

接著進行體內實驗觀察。利用皮下注射將奈米金液滴打入腫瘤組織附近，接著使 用共焦架構進行治療，比較治療前後的腫瘤超音波影像及外觀上的變化。

從腫瘤外觀上(圖 32)可以明顯看到，腫瘤治療前後的外觀差異及效果，治療前 (圖 32-a)腫瘤大小約 1cm x 0.5mm，治療結束後當下(圖 32-b)可以看見一個很小疤 痕及水泡，兩天後(圖 32-c)疤痕變得清晰且組織液大量產生，一周後(圖 32-d)可以 看到腫瘤的位置變成一個痂，代表雷射輔助超音波奈米金液滴光熱治療有效。除 從外觀上的進程可以了解到腫瘤治療前後的變化，利用超音波影像也可以觀察到 組織的變化狀況。

觀察超音波影像(圖 33)，也可以很清楚的看到一開始腫瘤組織內部訊號均勻，

圖 32：腫瘤治療前後的外觀。可以很明顯看到治療前後的差別(a) 治療前(b)治療當天(c)治療後兩天(d)治療後一周

a b

c d

47

治療當天可以看到組織對比增強，代表組織受到燒灼後硬化，兩天後可以看到很 明顯的反射假影，是因為組織液大量產生在皮下與腫瘤之間，因此產生這樣的現 象，由於一周後腫瘤位置是傷口，所以沒有利用超音波觀察其影像變化，但是從 前面的影像可以很清楚觀察到雷射輔助超音波奈米金液滴穴蝕效應對腫瘤的光熱 治療效果。

圖 33：治療前後的超音波影像差異。白色箭頭是腫瘤位置，可以觀察 到治療前後組織的變化及進程。

Before Day 0

Day 2

48