近年来，光治疗学引起了人们的极大兴趣。与传统的治疗方法不同，光疗结合了实时诊断和原位治疗，由于非侵入性和低毒副作用使其成为一种很有前途的癌症治疗方法。光疗包括光热疗法(photothermaltherapy,PTT)和光动力疗法(photodynamictherapy,PDT)，通常依靠光热剂(photothermalagents,PTAs)和光敏剂(photosensitizers,PSs)将外部光能转化为热或活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)来消灭癌细胞。然而，单独使用PTT和PDT的疗效往往是有限的。PTT的抗肿瘤作用受到肿瘤细胞耐热性发展的限制。同样，肿瘤微环境缺氧阻碍了PDT的氧依赖性疗效。值得注意的是，PTT与PDT的结合不仅继承了光疗的优点，而且可以使两种治疗方法相辅相成，提高疗效、减少毒副作用，是一种有效的治疗策略。
为此，湖北大学易昌凤教授团队选择毒性低、制备简便的聚多巴胺(PDA)纳米颗粒作为载体。在其表面可控生长超薄二氧化锰(MnO2)纳米片，并进一步加载IR分子后，得到了多功能光疗纳米粒子(PMIDA)。该纳米粒子具有以下优点：(1)将IR加载在PDA载体上可以有效降低其生物毒性。(2)IR和PDA的光热效应增强了PTT的抗肿瘤作用。(3)MnO2诱导肿瘤微环境中产生氧气，解决了肿瘤缺氧困境，提高了PDT疗效。(4)Mn2+作为造影剂，促进核磁共振成像(MRI)T1加权。PMIDA纳米平台通过诊疗一体化，提高了治疗的准确性，降低了时间成本，增强了抗肿瘤效果，充分发挥了MRI引导的PTT/PDT协同作用的优势。
首先，该团队成功制备了PDANPs，在其表面成功生长和负载了MnO2纳米片和IR分子，得到了多功能光疗PMIDANPs，这些纳米粒子尺寸均一、表面片层结构清晰，锰元素均匀分布在每个纳米粒子表面。（图1）
接着，该团队对PMIDANPs的尺寸稳定性，产氧量及光热、光动特性进行了验证，这为纳米粒子在细胞和体内的进一步应用奠定了基础。（图2）
紧接着，在细胞层面对PMIDANPs进行验证。通过细胞摄取实验可知PMIDANPs可以很好地被细胞摄取。在PMIDANPs对细胞的暗毒性和光毒性实验中，PMIDANPs表现出较好的生物相容性，而经激光照射后细胞的存活率明显下降，说明PMIDANPs有很好的光控作用，是一种具有治疗“开关”功能的材料。此外，从细胞活死染实验中可以看到，相较于纯PDA和游离的IR，受光照后的PMIDANPs对癌细胞有更大的杀伤作用，说明PMIDANPs加成了PDA和IR的光热能力。在验证PMIDANPs光动能力的实验中，与游离的IR相比，PMIDANPs在细胞中有更强的ROS生成能力。（图3-4）
然后，体内MRI实验表明，PMIDANPs是一种优秀的MRI造影剂，循环24h后可在体内有效积累，为后续的体内治疗提供指导和预后评估。（图5）
最后，体内实验表明，从尾静脉注射的PMIDANPs能有效聚集在肿瘤组织中。与设计预期一致，所有结果表明PMIDANPs具有良好的生物相容性，在激光诱导下表现出较好的PTT/PDT效果，因此，我们认为PMIDANPs在肿瘤治疗领域具有巨大的潜力，将为肿瘤的多功能光疗提供一个新的视角。（图6-7）
原理图.PMIDANPs的制备和应用原理
图1PMIDANPs分别在pH7.4PBS中(a)和在pH5.5PBS+0.3mMH2O2中(b)孵育10min后的TEM图像。(c)PDA(黑色)和PMIDA(红色)水合粒径大小。(d)相同浓度的PDA(黑色)、PMDA(红色)和PMDA(蓝色)NPs的紫外可见光谱。(e)PMIDANPs制备过程中zeta电位的变化。(f)PMIDANPs[Mn]2p峰的XPS谱。(g)PMIDANPs的场发射扫描电镜(FESEM)图像及相应的EDS分析结果。(h)PMIDANPs元素分析图。
图2(a)PCS测试4周内纯PDA(黑色)和PMIDA(红色)的尺寸变化。(b)不同条件下的氧气生成。(c)水(黑色)、IR(红色)或PMIDA(蓝色)与SOSG反应的荧光变化。(d)相同条件下PDA、IR和PMIDA的温度变化曲线。(e)近红外激光辐照IR和PMIDA三个开/关周期的温度变化曲线。(f)PMIDANPs的线性时间曲线-ln(T/Tmax)；插图显示PMIDANPs溶液在nm,1W/cm2,10分钟的激光照射下的光热效应。(g)IR及PMIDANPs的光热图像。
图3(a)4T1细胞对PMIDANPs的细胞摄取。(b)不同浓度的PMIDANPs或游离IR孵育24h后，4T1细胞的相对细胞活力。(c)nm激光(1W/cm2)照射不同浓度的PMIDANPs10min后细胞存活率为4T1。(d)PBS、IR、PDA和PMIDA处理4T1细胞后，在nm激光照射(1W/cm2,10min)下对4T1细胞进行Calcein-AM和PI活死双细胞染色。
图4IR组、材料组和激光组的ROS荧光图像。在最右侧的图像中，用流式细胞仪定量荧光强度。
图5(a)对不同浓度的PMIDANPs进行体外T1-MR成像。(b)Mn2+浓度与1/T1的线性拟合。(c)4T1肿瘤切片T1加权MR信号对应的归一化信号强度增强。(d)4T1荷瘤小鼠静脉注射PMIDANPs前后的体内MR图像。
图6(a)注射PMIDANPs小鼠的血液循环。(b)注射24h后PMIDANPs在小鼠体内的组织分布。
图7(a)光热成像图片。14天内小鼠体重(b)和相对肿瘤体积(c)的变化。(d)14天治疗期后肿瘤组织的最终重量。(e)不同治疗方法治疗后14天的肿瘤图像。(f)小鼠存活率。(g)HE染色和TUNEL染色的肿瘤图像。
综上所述，该团队成功制备了一种诊疗一体化纳米粒子——PMIDA，用于MRI引导的多功能光线治疗。该纳米粒子很好地继承光疗毒性低、副作用少等优点，极大限度地扬其优、避其弊。此外，PDA诱导MnO2原位生长不仅能有效防止药物渗漏，还能有效促进IR介导的PDT的作用。与传统的PDA纳米颗粒相比，PMIDA具有更高的光热效应，同时在促进IR静脉注射方面具有良好的应用前景。
湖北大学博士生莫智敏、华中科技大学同济医学院博士生邱梦君为论文共同第一作者，易昌凤教授（湖北大学）、熊枝繁教授（华中科技大学同济医学院）、廖光福教授（中国地质大学（武汉））和杨盛力教授（华中科技大学同济医学院）为该文章的共同通讯作者。
易昌凤，博士生导师、教授，主要研究领域：功能性聚合物、聚合物乳液、纳米（功能）微球。
廖光福，研究员/教授，于年6月获得中山大学材料物理与化学专业的博士学位。之后于香港中文大学机械与自动化工程系从事副研究员，于年8月在中国地质大学担任研究员职位。他的研究主要包括聚合物合成与应用、氧化还原流电池、纳米结构材料、光电催化、生物材料、气体储存和能量转换等。至今已经在ProgressinMaterialsScience、EnergyEnvironmentalScience、TrendsinChemistry、ACSCatalysis、NanoEnergy、Macromolecules、Small、JournalofMaterialsChemistryA、JournalofCatalysis、ChemicalEngineeringJournal、NanoReseach等国际著名刊物发表SCI论文40余篇，授权专利10篇。论文引用次，H-index23。并长期担任ACSNano、Macromolecules、AppliedCatalysisB:Environmental、ACSAppliedMaterialsInterfaces、ChemicalEngineeringJournal、TheJournalofPhysicalChemistryC等国际著名期刊审稿人。
MoZ.,QiuM.,ZhaoK.etal.Multifunctionalphototheranosticnanoplatformbasedonpolydopamine-manganesedioxide-IRiodideforeffectivemagneticresonanceimaging-guidedsynergisticphotodynamic/photothermaltherapy.JournalofColloidandInterfaceScience,.
本信息源自互联网仅供学术交流，如有侵权请联系我们立即删除。
转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjsbszl/8541.html
