浙江大學Adv. Mater.：上轉換納米粒子的響應性組裝用于pH激活和近紅外觸發的深度腫瘤光動力治療

【引言】

光動力治療因其微創而且具有時空控制治療能力，已經廣泛應用于腫瘤治療。近年來，鑭系元素摻雜的上轉換納米粒子已經可以用作納米傳導器實現體內深層組織的光動力治療，但是這種光動力治療劑具有明顯的副作用。為了降低患者的負擔，pH 值、谷胱甘肽和酶等多種響應的光敏劑被開發出來。盡管這些治療體系依然要涉及可見光的使用，光動力治療的安全性已經得到較大的提高。然而，截止目前，僅在腫瘤處激活而且使用紅外光就可以出發的光動力治療劑還沒有相關報道。

【成果簡介】

近日，浙江大學凌代舜教授課題組發展了一種腫瘤pH敏感的光動力納米治療劑，該治療劑能夠pH 7.4（正常血液）和6.5（細胞外腫瘤）之間發生組裝結構的改變并且解離出光敏劑，進而在近紅外光的照射條件下上轉換納米粒子能夠激發光敏劑。此外，光動力治療劑的上轉換發光還可以用于成像引導的光動力治療。該成果以題為"Responsive Assembly of Upconversion Nanoparticles for pH-Activated and Near-Infrared-Triggered Photodynamic Therapy of Deep Tumors"發表在Advanced Materials上。

【圖文導讀】

圖1 腫瘤pH激活光動力納米治療劑的設計示意圖和機制

(a) 上轉換納米粒子的pH響應、配體輔助組裝的示意圖；

(b) 腫瘤Ph響應的深層組織光動力治療示意圖。

圖2 光動力納米治療劑的表征

(a) 光動力納米治療劑在pH 7.4條件下的TEM圖片；

(b) 光動力納米治療劑在pH 5.5條件下的TEM圖片；

(c) 不同pH值條件下光動力納米治療劑zeta電位的變化；

(d) 不同pH值條件下光動力納米治療劑的粒子尺寸分布；

(e) 不同pH值條件下光動力納米治療劑的熒光強度；

(f) 不同pH值條件下光動力納米治療劑溶液透過率的變化；

(g) Ce6和上轉換納米粒子的上轉換發光譜圖；

(h) 光動力納米治療劑在980納米激光照射不同時間后對1,3-二苯基異苯并呋喃吸收光譜的影響；

(i) 1,3-二苯基異苯并呋喃在光動力納米治療劑或pH響應聚合物配體存在條件下 對pH值依賴的吸收情況。

圖3 光動力納米治療劑與細胞間體外pH依賴的相互作用

(a) pH 6.5條件下通過共聚焦激光掃描顯微鏡研究光動力納米治療劑(PPNs)和pH不敏感的光動力納米試劑(PIPNs)的細胞攝取情況；

(b) PIPNs 在pH 6.5或7.4且無980納米激光照射條件下的A549細胞的CCK-8測定；

(c) PIPNs 在pH 6.5或7.4且有980納米激光照射條件下的A549細胞的CCK-8測定；

(d) PPNs 在pH 6.5或7.4且無980納米激光照射條件下的A549細胞的CCK-8測定；

(e) PPNs 在pH 6.5或7.4且有980納米激光照射條件下的A549細胞的CCK-8測定。

圖4 上轉換發光成像引導的體內光動力治療

(a) 注射光動力納米治療劑的小鼠體內上轉換發光圖片；

(b) 治療中特定組小鼠的相對腫瘤體積變化；

(c) 治療中特定組小鼠的體重變化；

(d) 在光動力治療14天后不同組小鼠收集的腫瘤切片的典型H&E、TUNEL、Ki67和 CD31染色圖片。

【小結】

本文報道了一種pH激活、近紅外光觸發的光動力學治療體系，在輕度酸性腫瘤微環境中，該種光動力學治療劑能夠解離從而促進光敏劑的光活化過程。體外和體內實驗結果均表明該種光動力學治療劑可以克服常規治療劑的一些弊端，諸如組織滲透深度有限、腫瘤細胞靶向能力不足和顯著的副作用等。

文獻鏈接：Responsive Assembly of Upconversion Nanoparticles for pH-Activated and Near-Infrared-Triggered Photodynamic Therapy of Deep Tumors???(Adv. Mater. 2018, DOI: 10.1002/adma.201802808)

本文由材料人高分子和生物學術組Gaxy供稿，材料牛審核整理。

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