JACS：金屬卟啉包裹的可生物降解納米系統用于核磁引導的聲動力腫瘤治療

?【背景簡介】

光動力療法（PDT）利用光激發光敏劑來產生活性氧簇從而殺死癌細胞，但是光的穿透深度太低，從而限制了其臨床轉化。聲動力療法（SDT）是利用超聲波來產生活性氧來治療癌癥，最大的優點是超聲波的穿透深度高。

【成果簡介】

最近上海硅酸鹽研究所的施劍林（通訊作者）、陳雨（通訊作者）和上海科技大學的朱鈺方（通訊作者）等人利用中空的介孔有機二氧化硅（HMONs）加載金屬卟啉（HMONs-MnPpIX）實現了高效的SDT治療效率。由于金屬卟啉中有錳離子，這種納米顆粒還可以進行核磁共振成像。這種系統的藥物加載量高，很容易被生物降解以及具有很好的生物相容性。

【圖文導讀】

圖1 納米顆粒的制備以及其治療機理

（a）合成 HMONs-MnPpIX-PEG的示意圖；

（b）將金屬卟啉嫁接到HMONs內表面的詳細步驟；

（c）將金屬卟啉共價地嫁接到孔內的示意圖；

（d）HMONs-MnPpIX-PEG的血液運輸和腫瘤富集以及其SDT效率。

圖2 TEM和SEM表征

SiO₂@MONs 、HMONs、HMONs-PpIX和HMONs-MnPpIX-PEG不同放大倍數下的TEM圖和SEM圖（1、2為TEM，3、4為SEM），a₁、b₁、c₁和d₁中的內置圖為相應的表示其丁達爾效應的光學圖。

圖3光譜分析和孔徑分布

（a）SiO₂@MONs、 HMONs、HMONs-NH₂、 HMONs-PpIX 和HMONs-MnPpIX的紫外可見光譜；

（b）SiO₂@MONs、 HMONs、HMONs-NH₂、 HMONs-PpIX 和HMONs-MnPpIX的ζ電位;

（c）HMONs 和HMONs-MnPpIX 的N₂等溫吸附曲線；

（d）HMONs 和HMONs-MnPpIX 的的孔徑分布；

（e）HMONs-MnPpIX的XPS光譜；

（f）有和沒有超聲波處理的HMONs-MnPpIX的ESR譜。

圖4 HMONs-MnPpIX-PEG 的結構演化過程

HMONs-MnPpIX-PEG (0.1mg/mL) 在含不同濃度GSH的SBF不同時間的TEM圖，表明其在生物降解過程中的結構演化。

圖5 HMONsMnPpIX-PEG的生物降解

注射不同時間后HMONsMnPpIX-PEG 在4T1癌細胞中的生物降解和結構演化

?圖6 核磁共振信號

（a）不同錳離子濃度在核磁共振中的T1信號；

（b）Δ1/T1與錳離子濃度的關系 ；

（c、e）注射HMONs-MnPpIX-PEG前含有4T1癌細胞小鼠的T1核磁共振信號；

（d、f）注射HMONs-MnPpIX-PEG后含有4T1癌細胞小鼠的T1核磁共振信號；

（g、h）注射HMONs-MnPpIX-PEG前和后的核磁共振強度；

（i）錳離子在介孔中的高分散示意圖。

圖7 CLSM圖與細胞存活率

4T1細胞與HMONs-MnPpIX-PEG共培養不同時間后的CLSM圖（a）4h（b）8h，（c-f）不同處理后經DCFH-DA 染色的4T1細胞的CLSM圖，（g-j）不同處理后用 calcein AM 和PI染色的4T1癌細胞的CLSM圖（綠色：calcein AM代表活細胞，紅色：PI代表死細胞），（k）用不同濃度的HMONs-MnPpIX-PEG處理24小時后4T1細胞的存活率，（l-n）在不同濃度HMONs-MnPpIX-PEG下用超聲波處理不同時間 (l: 30 s, m: 90 s, n: 120 s)后4T1細胞的存活率。

圖8 SDT治療效果分析

（a）體內SDT治療的模型；

（b）不同處理下腫瘤體積與喂養時間的關系；

（c）最終的腫瘤質量；

（d-g）腫瘤光學圖；

（h-k）用不同染料染色的腫瘤切片。

文獻鏈接：Metalloporphyrin-encapsulated Biodegradable Nanosystems for Highly Efficient MRI-Guided Sonodynamic Cancer Therapy（JACS, 2017, DOI: 10.1021/jacs.6b11846）

本文由材料人生物材料組陳昭銘供稿，材料牛編輯整理。

參與生物材料話題討論或了解生物材料小組招募詳情，請加入材料人生物材料交流群（124806506）。

材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員以及行業從業者，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入編輯部。

材料測試，數據分析，上測試谷！