yufabiao1的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yufabiao1

博文

protein self-assembled nanoplatform for photodynamic therapy

已有 647 次阅读 2023-9-2 11:15 |系统分类:论文交流

​Biomater. Sci.|海南医学院于法标等:基于蛋白质的多功能自组装纳米平台—克服乏氧微环境用于增强成像指导的光动力治疗

原创 ZZ BODIPY Fluorophores 2023-09-01 19:24 发表于广东

图片


Multifunctional protein-based self-assembled nanoplatform: overcoming hypoxic tumor microenvironment for enhanced imaging-guided photodynamic therapy

Check for updatesMin Li,【李敏】ab   Ziyi Cheng【程子译】, ORCID logo ab   Heng Liu【刘恒】,ab   Kun Dou【窦昆】,ab   Huan Xiao【肖欢】,*ac   Linlu Zhao【赵琳璐】 ORCID logo *ab  and  Fabiao Yu【于法标】 ORCID logo *ab  

光动力疗法(PDT)作为一种很有前景的癌症治疗方法,具有显著的优势,如侵袭性小、毒性低、耐药性可忽略不计和优异的时空选择性。在用于PDT的各种光敏剂(PSs)中,BODIPY衍生物因其优异的光化学性质和作为生物成像和PDT双功能剂的潜力而引起了研究人员的关注。

确定最佳治疗窗口在光疗中至关重要,荧光成像技术具有高灵敏度、实时监测能力和非侵入性,因此可以对光疗过程进行可视化。值得注意的是,碘化BODIPY衍生物保持着优良的荧光成像特性,使其适用于成像指导PDT。然而,对于这些IPS,氧气供应对于保证有效的PDT至关重要,而PDT可能由于固有的乏氧微环境而受到限制。此外,BODIPY固有的疏水性很容易导致分子聚集,导致治疗结果减弱。为了应对这些挑战并提高PDT的选择性和效率,迫切需要制定创新的PS和战略。过氧化氢酶(CAT)是一种具有良好生物相容性的天然酶,其可以催化过氧化氢(H2O2)产生氧气,是向肿瘤供氧的理想选择。
本文中,作者开发了一种基于蛋白质的自组装纳米平台,用于增强乏氧肿瘤的PDT。通过引入重原子碘和给电子基团4-甲氧基苯甲醛,合成了具有显著ROS生成能力和近红外荧光成像能力的PS I-BODIPY。此外,作者将具有生物相容性的CAT引入,以克服乏氧微环境,再通过合理设计和调节疏水和氢键相互作用,构建了高度有序的纳米粒子(CIB NPs)。在近红外光照射下,荧光成像可以提供治疗的最佳时间窗口(如图1)。


图片

1. 原位补氧增强PDTCATI-BODIPY自组装纳米材料


随后,作者对CIB NPs进行了表征,当CATB4的浓度比被调整为1 : 1时,通过TEM观察到具有均匀尺寸和平均直径约100nm的球形NPsDLS测得其流体动力学直径和多分散指数分别为118.2nm0.171,表明CIB NPs具有高水平的单分散性和均匀性(如图2a)。有趣的是,与其他三组相比,CATB4=1 : 1时,CIB NPs的荧光强度最高,表明有序组装可以保留组装单元本身的性质(如图2b)。通过使用TEMDLS和荧光光谱对不同组装条件的表征,作者发现最佳条件是CAT : B4=1 : 1。在该最佳组装条件下,作者研究了CIB NPs的组装动力学。如图2c,随着组装的进行,流体动力学直径逐渐增加,组装几乎在2小时内完成,最终尺寸约为120nm。作者发现组装的CIB NPs在水溶液中可以保持稳定,尺寸均匀,长达72小时(如图2d)。如图2eCIB NPs可以在酸性条件下保持优异的催化效率,证实了其在肿瘤微环境中的可用性。为了进一步研究pH对催化能力的影响,作者进行了额外的酶活性测定。实验结果表明,CIB NPs在微酸性条件下催化活性增强。此外,作者还研究了不同光照时间下CIB NPs中溶解氧的浓度(如图2f)。实验结果表明:在光照下溶解氧浓度显著降低,证实I-BODIPY诱导的PDT是一个耗氧过程,并表明激光照射15分钟应该是合适的,因为CAT的存在可以维持O2容量。


图片

2. CIB NPs的特性


最后,作者使用A549荷瘤小鼠来评估CIB NPs在体内的PDT效果。如图3c,作者通过静脉注射CIB NPs后,肿瘤部位的荧光强度逐渐增加,在18小时达到峰值。由于CIB NPs的代谢积累,肝脏显示出最亮的荧光强度,24小时后显著降低,表明其在体内代谢降解迅速。因此,在18小时的时间点进行PDT(如图3d)。如图3bBSA-I-BODIPY+L组小鼠肿瘤体积略有下降,CIB-NPs+L组肿瘤体积明显下降,各组的肿瘤体积变化如图3f。在多次PDT治疗后,如图3g,对照组小鼠的肿瘤体积迅速增加,而BIB NPs+L组的小鼠肿瘤体积增加较慢,CIB NPs+L组则显著减少。这些结果表明:CIB NPs+L组中CAT显著增强了1O2的产生,抑制了肿瘤生长。相反,由于乏氧微环境,BIB NPs+L组显示出较弱的抗肿瘤效果。

图片


3. 评估CIB NPs通过成像指导PDT的疗效





https://m.sciencenet.cn/blog-2438823-1401203.html

上一篇:Bioimaging of glutathione for hepatocellular carcinoma
下一篇:Fluorescence probes for lung carcinoma diagnosis and clinica

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-2-26 05:49

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部