【材料】ACS AMI┃基于DNA模板银纳米簇及聚多巴胺纳米粒子的肿瘤化学-光热协同治疗应用

发布于 2021-05-14 08:28


英文原题:Synergistic Chemo-thermal Therapy of Cancer by DNA-Templated Silver Nanoclusters and Polydopamine Nanoparticles

通讯作者:缪鹏,中科院苏州生物医学工程技术研究所

作者:Yiting Jiang, Minxuan Sun, Nan Ouyang, Yuguo Tang, Peng Miao


由于高发病率和死亡率,癌症已成为重要的公共健康问题。目前肿瘤的治疗手段主要包括手术切除、化疗和放疗等。然而,临床手术存在不完全切除的可能性,化疗和放疗有高剂量要求和毒副作用的局限性。此外,难以追踪体内药物分布和及时获得反馈信息使得传统治疗手段的疗效往往不尽如人意。因此,需要发展精确的靶向治疗和多种手段的协同治疗,以提高治疗效果,减轻毒副作用,减少耐药性。

DNA模板银纳米簇(AgNCs)作为一类新型的荧光团簇,因其优异的光学性能、生物相容性和低毒性在细胞成像、生物传感和信息处理等领域得到了广泛的应用。AgNCs也可作为癌症治疗期间药物追踪的有效荧光探针。聚多巴胺(PDA)具有较高的光热转换效率(~40%)、良好的生物相容性、水溶性和可降解性,是一种理想的光热治疗能量转导剂。

近日,中科院苏州生物医学工程技术研究所缪鹏研究员团队基于以上材料开发了一种新型的肿瘤联合治疗技术。通过光热治疗、温敏荧光成像及载药释放体系的整合,实现了化学-光热协同治疗,有效提高了肿瘤的治疗效果

图1. 联合DNA模板银纳米簇及聚多巴胺纳米粒子进行肿瘤化学-光热协同治疗示意图

首先使用叶酸(FA)对光热剂聚多巴胺表面进行修饰,使其具有癌细胞靶向识别功能。然后在DNA模板上合成温度敏感的银纳米团簇,该模板进一步装载药物阿霉素(Dox)。当药物在癌细胞中积累后,外部近红外激光辐射作用于聚多巴胺纳米粒子可用于光热治疗。另一方面,温度的升高可以破坏负载银纳米簇的DNA模板结构,产生荧光变化的同时可以介导阿霉素的可控释放。因此,该复合纳米系统具有优异的荧光示踪、近红外光热转导以及化疗药物可控递送功能(图1)。

图2. 银纳米簇的透射电镜、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱表征及荧光峰值在不同温度下的响应值

从材料表征的结果中可以看出所制备的银纳米簇尺寸均一,对于近红外激发光无明显的吸收,不影响光热转换效率,且具有温敏荧光发射效应,能够很好地配合治疗过程中的荧光示踪(图2)。体外和体内实验结果均显示出良好的肿瘤生长抑制现象,无明显的不良反应。如图3所示,将荷瘤小鼠随机分为五组,分别为对照组、光照组、Dox@AgNCs+光照组、PDA@FA+光照组、联合治疗组。通过观测不同治疗组小鼠在治疗期间(15天)的体重、肿瘤体积变化、以及肿瘤切除后质量大小和免疫组化染色切片来评估治疗效果。结果显示联合以PDA@FA为基础的靶向光热治疗和Dox@AgNCs为基础的化疗促进了肿瘤细胞的凋亡,通过该途径有效抑制了肿瘤的生长。

图3. 治疗效果:(a) 红外热成像,(b)皮下肿瘤的照片,(c)肿瘤体积随时间变化的生长曲线,(d)肿瘤质量,(e) Caspase-3免疫组化染色图片

综上所述,该研究为癌症治疗提供了一个强大的靶向纳米平台,具有较大的应用价值。相关论文发表在ACS Applied Materials & Interfaces 上,中科院苏州生物医学工程技术研究所博士研究生蒋依婷为文章的第一作者,缪鹏研究员为通讯作者。

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面):
Synergistic Chemo-thermal Therapy of Cancer by DNA-Templated Silver Nanoclusters and Polydopamine Nanoparticles
Yiting Jiang, Minxuan Sun, Nan Ouyang, Yuguo Tang, and Peng Miao*
ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, DOI: 10.1021/acsami.1c04608
Publication Date: April 27, 2021
Copyright © 2021 American Chemical Society

(本稿件来自ACS Publications



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