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JACS:基于肽-卟啉自组装的光热纳米点用于抗癌治疗

材料人
2017-02-17
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【引言】

光热治疗(PTT)由于具有温和、治疗程序简便、治疗时间短、恢复速度快等优点广泛应用于肿瘤的治疗中。在光热治疗中光敏剂的使用至关重要,光敏剂不仅可以将光能转变为热量消融癌症细胞,而且用于光声(PA)成像中比传统的成像技术有更高的分辨率。迄今为止,出现过各种无机和聚合物光敏剂但是由于生物安全性等问题在临床中一直得不到较好的效果。因此,设计和创造出一种理想的光敏材料还面临着很大的挑战。

【成果简介】

近日,来自中科院过程工程所的闫学海研究员(通讯作者)在多肽和卟啉的生物组织中受到启发,通过光敏卟啉的肽自组装采用超分子策略构成光热纳米点。卟啉的自组装特性诱发J聚合物作为纳米点的基础结构,使纳米点的结构能抑制荧光散射和单线态氧的产生,从而使光到热的转变具有更高的效率。

【图文导读】

图1 肽-卟啉(TPP-G-FF)自组装到光热肽-卟啉纳米点(PPP-NDs)的过程图

展开剩余78%

a) PP-G-FF的分子结构和自组装过程图解

b) PPP-NDs在浓度为0.2mg.mL-1水中的动态光散射(DLS)尺寸分布

c) PPP-NDs的透射电镜(TEM)图像

d,e) PPP-NDs的原子力显微镜(AFM)图像

图2 PPP-NDs的稳定性能

a) 新近准备的和老化的PPP-NDs动态光散射(DLS)尺寸轮廓对比

b) PPP-NDs在含有氯化钠(NaCl)水溶液中的紫外可见吸收光谱(UV-vis)

c) PPP-NDs在水中和含有氨基酸和葡萄糖的培养基(DMEM)中动态光散射(DLS)尺寸轮廓

d) 不同浓度的PP-NDs动态光散射(DLS)尺寸轮廓对比

图3 PPP-NDs的光热和光声性能

a) PPP-NDs在水中不同光强度作用在温度的升高曲线

b) PPP-NDs在水中使用635nm的激光辐射下的光热效率,辐射十分钟后关闭激光

c) 时间对温度的自然对数在冷却期的图表

d) PPP-NDs在不同浓度水中的光声(PA)图像

e)小鼠在静脉注射PPP-NDs后不同时间点的光声(PA)图像

图4 PPP-NDs的血液流通情况和生物组织的分布

a) 在静脉注射PPP-NDs后不同时间点的PPP-NDs在血液中的浓度曲线

b) 在静脉注射PPP-NDs后不同时间点的PPP-NDs在器官和肿瘤的浓度图表

图5 在小鼠体内进行光热治疗效果分析

a) 静脉注射PPP-NDs的小鼠在持续的激光辐射下的红外光谱(IR)图像

b) 随着辐射时间的增加肿瘤位置平均温度变化曲线

c) 不同组小鼠的肿瘤数量

d) 不同组小鼠的体重

e) 分别来自控制组和光热治疗组的经苏木紫和曙红染色的心脏、脾脏、肾脏、肝脏和肺的对比图

【小结】

该方法首次实现了通过肽-卟啉自组装光热纳米点来进行光热治疗,在光热转换率上提高了54.2%。为超分子治疗上提供了一个新的前瞻性的设计方案,并在生物临床医学中得到很好的应用。

文献链接:Biological Photothermal Nanodots Based on Self-Assembly of Peptide–Porphyrin Conjugates for Antitumor Therapy(JACS.,2017,DOI:10.1021/jacs.6b11382)(见下方“阅读原文”)

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