Lung cancer is one of the deadliest types of cancers worldwide, possessing a high number of patients and death rate. The first and foremost treatment to such diagnosed lung cancers is surgical removal, where physical excisions of the lung cancer tissues are performed. In such basic surgical treatments, minimizing the accidental removal of the healthy lung tissue is critical, as it is the major factor in affecting the patient’s life quality post-surgery. Thus, an imaging system that can distinguish the tumor tissues from normal lung tissues with high accuracy and precision is in need of development. Currently, various near-infrared fluorescent materials are being used to distinguishing certain tissues in biological systems. In particular, Indocyanine Green, a fluorescent with its emission spectrum near 780nm, is an FDA-approved material with high biosafety. By loading such fluorescent material onto a nanoparticle based on pulmonary surfactant, a commercially available material naturally abundant within the lungs, clinical safety may be maximized. Inhalation delivery of these nanoparticles showed specific delivery to only the lungs, thereby decreasing possible toxicity in other major organs. Such delivered particles have been confirmed to be able to distinguish lung cancer nodules from healthy lung tissue with highly efficient negative imaging, mainly because of the physical barriers of the tumor nodules and the decreased ratio of macrophages in the nodules, which is the major type of cell that exhibit uptaking ability towards nanoparticles. Furthermore, the fact that such fluorescent nanoparticles distinguish tumor regions from healthy tissues more efficiently than other small-molecule fluorescent materials have been confirmed, yielding the potential to decrease the general dosage of the fluorescent material in use, possibly decreasing the toxicity while increasing the economic efficiency of the imaging system. In short, this study allows ICG to behave as a nanoparticle by loading it onto a liposome-form nanoparticle based on a bio-safe material, the pulmonary surfactant. Via inhalation of this newly synthesized Surf-ICG nanoparticles, an accurate and effective detection of the lung cancer nodules from the background-existing healthy lung tissues can be met.
폐암은 전 세계적으로 많은 빈도수와 높은 치사율을 보유하고 잇는 질병이다. 가장 기본적인 치료법으로는 폐암을 정확하게 물리적으로 제거하는 수술이다. 이러한 기본적인 수술 중 가장 중요한 것은 실수로 정상폐조직을 자르는 것을 최소화하는 것이며, 실제로 환자의 삶의 질을 좌우하는 가장 근본적인 요소이다. 때문에, 폐암과 정상폐조직을 구분화 할 수 있는 탐색 시스템이 절실하다. 이를 위해 최근 근적외선 형광들이 각광받고 있는데, 이 중 인도시아닌 그린은 780nm 구간에서 빛을 발광하며, FDA의 승인을 받은, 안전성이 매우 높은 물질이다. 이러한 근적외선 형광을 폐 내부에 자연적으로 존재하는 폐계면활성제라는 물질을 기반으로 한 나노입자에 탑재한다면, 임상 안전성이 보장된 이미징 나노입자가 형성된다. 이러한 나노입자를 호흡기법으로 전달하여, 특이적으로 폐에 축적 시킨다. 본 연구에서는 이렇게 전달 된 Surf-ICG라는 나노입자가, 폐암 주변에 존재하는 물리적 장벽과 정상폐조직에 많이 분포되어 있는 대식세포의 영향에 따라 음성 영상화를 통해 폐암 탐색이 가능한 것을 확인했다. 또한, 본 탐색 기법은 수술 도중에 쓰일 수 있음으로 물리적 제거를 할 시에 가이드 역할을 할 수 있는 탐색 시스템이다. 더 나아가, 기존 small-molecule기반 형광물질에 비해 보다 효율적으로 탐색이 가능하다.
