NML研究文章|肿瘤的光热及光动力联合治疗:吲哚菁绿色修饰的磁性普鲁士蓝纳米复合药物系统

Indocyanine Green-Conjugated Magnetic Prussian Blue Nanoparticles for Synchronous Photothermal/Photodynamic Tumor Therapy

Peng Xue, Ruihao Yang, Lihong Sun, Qian Li, Lei Zhang, Zhigang Xu, Yuejun Kang

Nano-Micro Lett. (2018) 10:74

http://doi.org/10.1007/s40820-018-0227-z

本文亮点

在磁性纳米核表面原位生长具有光热性能的纳米壳,并利用阳离子聚合物聚乙烯亚胺静电吸附吲哚菁绿,构建了多功能的复合纳米药物系统。

搭载吲哚菁绿的纳米药物系统显著提高了其循环稳定性和肿瘤部位的生物利用度。

在体外癌细胞及小鼠实体瘤模型层面,该纳米药物系统实现了磁靶向引导的肿瘤光热/光动力治疗的联合疗法。

内容简介

吲哚菁绿是一种临床近红外荧光染料,在近红外激光诱导下活性氧量子产率高,不但具有较强的光动力性能,而且还具有一定的光热性能,因此,可用于肿瘤的光动力治疗和辅助型光热治疗。

吲哚菁绿在液体环境中不稳定,在血液循环中易被快速清除导致且缺乏靶向性,导致其在肿瘤部位的生物利用度不够,并限制了在肿瘤治疗方面的应用。

本工作利用阳离子聚合物聚乙烯亚胺,在磁性普鲁士蓝纳米粒子表面静电吸附吲哚菁绿分子,构建了一类针对实体瘤治疗的新型复合纳米药物平台。

研究发现,负载在纳米药物载体上的吲哚菁绿分子可以形成稳定的聚集体,可显著提高其自身在血液中的循环时间,且可通过被动高渗透长滞留效应(EPR)和主动磁靶向进入肿瘤组织。

而且,复合材料中Fe3O4的超顺磁性进一步提高了药物在局域磁场引导下的细胞内化。通过在裸鼠体内建立实体瘤模型,验证了光诱导的光热/光动力效应对肿瘤的高效抑制作用,展现了良好的临床应用前景。

图文导读

吲哚菁绿/磁性普鲁士蓝纳米颗粒的合成和表征 

利用静电吸附的方法修饰吲哚菁绿至磁性普鲁士蓝表面后,吲哚菁绿在近红外区的特征吸收峰发生红移,表明其在纳米载体表面形成了稳定的J-型聚集体。此外,该复合纳米颗粒在不同液体介质中均表现出良好的稳定性。

图1 复合纳米颗粒的 (a) 透射电镜图; (b) 水合粒径; (c) Zeta电位; (d) 水溶液中分散情况; (e) XRD; (f,g) 紫外吸收光谱; (h) 不同介质中的稳定性; (i) FT-IR。

2  复合纳米颗粒的超顺磁性和光热性能测试

▲ 图2 复合纳米颗粒 (a) 对磁场的快速响应; (b) 磁滞曲线; (c,d) 光热升温情况; (e) 光热稳定性; (f) 热成像图。

该复合纳米颗粒具有良好的超顺磁性,可对局部磁场快速响应。此外,该材料的光热转换效率高达51.53%,可在近红外光照射下迅速实现光热转换,并展现了优异的光热稳定性。

3 复合纳米颗粒的细胞内化,毒性,生物相容性以及光动力性能的测试

纳米颗粒搭载可实现时间依赖的吲哚菁绿高效细胞内化,并利用人内皮脐静脉细胞验证了该材料良好的生物相容性。在近红外照射下,分别表征了纳米药物介导的局部高热和活性氧的产生,并利用MTT法计算了光热/光动力联合治疗对肿瘤细胞的杀伤作用。

▲ 图4 利用活性氧荧光探针检测癌细胞内活性氧产生情况

4 复合纳米颗粒对裸鼠肿瘤模型的联合治疗效果及组织学分析

小鼠静脉注射该复合纳米颗粒后,纳米药物通过被动EPR效应和主动磁靶向在肿瘤区域快速聚集。利用局部的近红外光照,可实现对实力瘤的光热/光动力联合治疗,肿瘤生长抑制率可高达93%,且未发现对正常组织器官的系统性毒性。

▲ 图6  (a) 小鼠的红外热成像图; (b) 红外光照射下肿瘤区域的温度变化; (c) 治疗期间的肿瘤体积变化; (d) 治疗后的实体瘤图片; (e) 治疗期间的小鼠体重变化。

 

作者简介

主要研究方向:

多模态分子影像探针,纳米药物递送系统,生物医用可穿戴微器件。

个人主页:

http://fmae.swu.edu.cn/s/fmaenew/fjs/20171013/1987347.html

主要研究方向:

微流控芯片、微尺度加工、生物电子传感器、基于细胞芯片的组织工程。

个人主页:

http://fmae.swu.edu.cn/s/fmaenew/1/20151209/1987386.html

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