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唐本忠院士團隊深圳大學AIE研究中心王東副教授《Biomaterials》:利用刺激響應性和AIE特性納米顆粒提高光動力治療效率
2020-01-04  來源:高分子科技

  目前,光動力治療已被認為是一種重要的癌癥治療方案。雖然其在癌癥治療中的應用已經取得了初步的成功,但是目前還不太理想。這主要是由于傳統的光敏劑在聚集態下通常表現出的弱熒光性及ROS產生效率低等問題,無法實現熒光成像與光動力治療的癌癥診療一體化。同時,開發以臨床實驗為目的,具有高載藥量、優異的穩定性和腫瘤微環境刺激響應性等優勢的藥物傳遞系統,是癌癥臨床治療的發展趨勢,但仍然是一個具有挑戰性的任務。因此,設計一種能夠提高光動力治療效率的多功能材料有著重要的意義。

  2001年,唐本忠院士首次提出“聚集誘導發光(AIE)”的新概念,具有聚集誘導發射(AIE)特性的光敏劑在涉及熒光成像和光動力治療(PDT)的腫瘤治療中引起了極大的興趣。然而,在PDT的臨床試驗中,雖然開發用于提高AIE光敏劑的PDT效率的藥物傳遞系統是非常理想的,但仍然是一項具有挑戰性的任務。近日,唐本忠院士團隊深圳大學AIE研究中心王東副教授等提出了一種基于刺激響應的納米膠束作為AIE光敏劑的載體來增強PDT效應的新策略,克服了AIEgens在納米顆粒內核緊密堆積及接觸氧氣有限的問題。文中作者基于腫瘤微環境設計了pH響應性和還原響應性的納米膠束用于高效負載MeTTMN(AIE PS),制備了刺激響應性AIE特性的納米顆粒。該納米顆粒具有良好的生物相容性、高的負載效率、優異的成像功能,以及腫瘤微環境響應性和顯著的PDT性能提升,使其顯著優于MeTTMN的商業納米膠束。因此,本研究為熒光成像與光動力治療的癌癥診療一體化提供了一個理想的模板,同時也為臨床試驗提供了一個有希望的候選對象。

  氧含量對ROS生成和PDT治療癌癥密切相關。因此,從致密納米顆粒釋放出光敏劑可能提高ROS產生效率和PDT效果。為了研究該納米顆粒能顯著提升PDT性能的特性,作者選用了不具備刺激響應性的AIE納米顆粒和商業聚合物DSPE-PEG負載AIE的納米顆粒作為對照組,使用DCFH-DA作為ROS傳感器,研究AIE納米顆粒在體外不同模擬環境下ROS的產生效率。進一步的實驗結果表明,具有刺激響應性的AIE納米顆粒在模擬腫瘤微環境下ROS產生能力顯著高于在生理環境下ROS的產生能力,而兩組對照組的ROS產生能力沒有發生變化。此外,我們進一步評估了納米顆粒在腫瘤細胞中產生ROS的效率。刺激響應性的AIE納米顆粒相比對照組表現出更亮的綠色熒光。這些結果進一步證實了刺激響應性AIE納米顆粒釋放的AIEgens可以提高ROS產生效率的假設。

  以上相關成果發表在Biomaterials上。論文第一作者為深圳大學李有梅博士,通訊作者為香港科技大學唐本忠院士和深圳大學AIE研究中心王東副教授

  原文信息:Youmei Li, Qian Wu, Miaomiao Kang, et al. Boosting the photodynamic therapy efficiency by using stimuli-responsive and AIE-featured nanoparticles, Biomaterials, 2019.

  https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.119749

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