铁螯合半导体低聚纳米粒子进行NIR-II成像增强化学动力学光热联合治疗效果

本文要点：

化学动力疗法（CDT）因其对肿瘤的高特异性和低副作用而受到越来越多的关注。然而，肿瘤细胞内反应性氧化物种（ROS）的浓度较低限制了CDT的有效性。在本研究中，我们使用双氢青蒿素（DHA）来增强CDT的效果，并结合光热疗法（PTT）以进一步提高抗癌效果。本研究为开发一种近红外二区荧光成像引导增强的化学动力学/光热联合治疗纳米平台提供了高效途径。

铁螯合半导体低聚纳米粒子进行NIR-II成像增强化学动力学光热联合治疗效果

DHA@FePSOD是通过将DHA加载到铁螯合的近红外二区荧光半导体寡聚物（SO）纳米颗粒（FePSOD）中制备的，FePSOD是通过将铁离子（Fe3+

3+

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2

2+

图1.(a)DHA@FePSOD制备过程(b)DHA@FePSOD介导的化学动力学/光热联合治疗在癌细胞内过程

Fe3+

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3+

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图2.纳米颗粒的表征

对于FePSOD和DHA@FePSOD，它们的吸收光谱几乎与PSOD相同，而荧光强度比PSOD要弱（图3(a)）。这种现象可能归因于FePSOD和DHA@FePSOD中SO主干的聚集。然而，无论是FePSOD还是DHA@FePSOD的荧光发射波长都长于1000纳米，表明它们具有近红外二区荧光成像的能力（图3(b)）。在808纳米激光照射下，随着样品浓度的增加，FePSOD和DHA@FePSOD的max光热温度逐渐增加（图3(c)）。在GSH处理下，利用1,10-邻菲啰啉作为指示剂确定了Fe2+

2

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图3.纳米颗粒的光学特性

将掺有FITC的DHA@FePSOD与4T1细胞共孵育12小时后，在细胞质中明显观察到绿色荧光，表明DHA@FePSOD可能被内吞入4T1细胞（图4(a)）。随后进行了流式细胞仪分析以量化摄取水平。随着孵育时间的延长，细胞内摄取水平逐渐增加，显示出DHA@FePSOD的摄取与时间相关（图4(b)）。在相同浓度下，DHA@FePSOD的细胞存活率降至52.5%（图4(c)）。这些结果表明DHA可以显著提高FePSOD的化学动力治疗效果。在808纳米激光照射下，FePSOD和DHA@FePSOD均显示出改善的抗癌效果，它们的IC50值分别为244.3毫克/毫升和62.1毫克/毫升（图4(d)）。通过DHA@FePSOD的孵育，在4T1细胞内观察到了强烈的绿色荧光，而未经处理的情况下几乎没有检测到荧光（图4(e)）。

图4.细胞研究

在静脉注射DHA@FePSOD之前，几乎没有从小鼠中检测到信号，表明近红外二区荧光成像具有很低的背景信号（图5(a)）。肿瘤内的荧光强度在t=36小时时达到max值，此时的强度比注射前高出14.3倍（图5(b)）。肿瘤显示出强烈的近红外二区荧光信号，其强度仅次于肝脏但远高于脾脏和肺部（图5(c)和(d)）。

图5.体内肿瘤成像

对于接受PBS注射的小鼠，在10分钟的激光照射下，肿瘤温度max只能达到约35℃。相比之下，接受FePSOD和DHA@FePSOD注射的小鼠，温度都超过了50℃，显示出它们在体内具有良好的光热效应（如图6(a)和(b)所示）。值得注意的是，在整个实验过程中，DHA@FePSOD+激光能够抑制肿瘤的生长，表明了由DHA@FePSOD介导的化学动力学/光热联合治疗具有优越的抗癌效果（如图6(c)所示）。对于所有的实验组，小鼠的体重在治疗过程中保持稳定，表明所有的治疗对小鼠没有明显的副作用（如图6(d)所示）。结果显示，来自PBS组和PBS+激光组的几乎所有肿瘤细胞都保留了其增殖能力（如图6(e)和(f)所示）。

图6.体内抗癌研究

总的来说，我们设计并制备了一种用于增强化学动力学/光热联合治疗的半导体寡聚物纳米颗粒（DHA@FePSOD）。DHA@FePSOD通过将DHA加载到铁螯合的半导体寡聚物FePSOD中制备而成，后者是通过将Fe3+

2

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因此，本研究为开发一种成像引导的基于化学动力学疗法的联合治疗纳米系统提供了一种途径。为了提高化学动力学疗法的效果，可以选择铜而不是铁与半导体低聚物形成类似的络合物进行联合治疗。除了PSOD，还可以使用其他半导体寡聚物赋予形成的络合物多功能性，如光动力疗法和免疫疗法等。

参考文献

Diao,S.;Shi,W.;Liu,Y.;Liang,T.;Xu,Z.;Zhou,W.;Xie,C.;Fan,Q.,Iron-chelatedsemiconductingoligomernanoparticlesforNIR-IIfluorescence

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