Nano Lett.：一种新型核壳结构材料用于NIR-II区协同光热化学治疗

【研究背景】

传统的肿瘤治疗方法存在诸多缺陷，因此现在联合治疗已受到广泛关注，它将化疗和光热疗法等不同的治疗方式整合到一个平台上，以提高癌症治疗效果和降低细胞毒性。近年来，NIR-II激光诱导PTT因其具有更有效的组织穿透性和更大的最大值等优点，显示出较好的肿瘤治疗效果。金纳米粒子（AuNPs）作为一种贵金属材料，由于其优异的物理化学性质、良好的生物相容性和强的局域表面等离子体共振（LSPR）特性而受到广泛关注。通过改变形态、大小和形状可见于近红外区域（650-1100nm）。通常，这些AuNPs用于近红外-I窗口，但很少关注AuNPs作为近红外-II生物窗口PTAs的应用。

【成果简介】

近日，中科院长春应化所程子泳研究员与林君研究员共同以星形金（Au-star）纳米颗粒为第二近红外（NIR-II）光热卵黄，以可生物降解的晶体沸石亚咪唑酸盐晶体骨架-8（ZIF-8）为壳层，成功构建了一种新型的刺激响应多功能YSNs。在该平台上，将化疗药物盐酸阿霉素（DOX）包埋在肿瘤微环境中，显示了ZIF-8在微环境中降解过程中的控释行为。在1064 nm（NIR-II窗口）激光照射下，星形纳米金@ZIF-8（Au@MOF）具有优异的光热效应和促进药物释放的协同抗癌效应。此外，强烈的近红外区域吸收赋予了近红外热成像和光声（PA）成像的Au@MOF特性。这项工作有助于设计一种刺激响应的“一体式”纳米载体，实现双峰成像诊断和化学光热协同治疗。该文章近日以题为“Yolk−Shell Structured Au Nanostar@Metal−Organic Framework for Synergistic Chemo-photothermal Therapy in the Second NearInfrared Window”发表在知名期刊Nano Letters上。

【图文导读】

图一、材料制备及作用过程示意图

Au@MOF-DOX的制备流程、IR/PAI成像效应和协同肿瘤治疗示意图。

图二、Au@MOF纳米材料的表征

（A-C）星形纳米Au、Au@MOF、核壳结构Au@MOF的TEM图像。（D-E）Au@MOF、核壳结构Au@MOF的SEM图像。

（F-H）Au@MOF的EDS元素mapping图。

图三、Au@MOF的光热性能

（A）808 nm光照下，Au@MOF的光热稳定性测试。

（B）808 nm光照下，不同浓度Au@MOF的光热性能。

（C）808 nm光照下，不同功率下Au@MOF的光热性能。

（D）1064 nm光照下，Au@MOF的光热稳定性测试。

（E）1064 nm光照下，不同浓度Au@MOF的光热性能。

（F）1064 nm光照下，不同功率下Au@MOF的光热性能。

图四、体外抗肿瘤实验及体内光热成像实验

（A）在有或无1064 nm激光引发DOX释放的情况下，Hela细胞与Au@MOF-DOX长孵育的CLSM图像。

（B）在不同金浓度（0.0313、0.0625、0.125、0.25、0.5和1.0mg·ml^-1）下，用Au@MOF孵育L929细胞24 h和48 h细胞毒性。

（C）分别与DOX、Au@MOF和Au@MOF-DOX在1064nm激光和无1064nm激光作用下孵育Hela细胞后的存活率。

（D）0.8w·cm^-21064 nm激光照射纯水和Au@MOF溶液5min的红外热像图。

（E）不同时间间隔（e）静脉注射Au@MOF后Au在小鼠肿瘤及主要脏器中的生物分布。

（F）0.8w·cm^-21064 nm激光激活PBS或Au@MOF静注H22荷瘤小鼠5min的体内红外热像图。

（G）不同时间点静脉注射Au@MOF的balb/c裸鼠体内PAI图像。

图五、Au@MOF-DOX体内抗肿瘤效果

（A）不同组荷瘤小鼠的体重变化。

（B）不同组荷瘤小鼠的肿瘤体积变化。

（C）荷瘤小鼠经不同处理后的代表性照片。

（D）各组肿瘤切片H&E染色图像。

（E）Au@MOF-DOX近红外照射后，PBS处理后的小鼠主要脏器H&E染色切片。

【结论展望】

综上所述，作者成功制备了新型核壳Au@MOF纳米载体，该载体具有高的抗癌药物递送能力、pH敏感性药物释放、优越的NIR-II反应光热转换能力以及良好的生物相容性。与NIR-I激光相比，NIR-II激光可以实现更深的组织穿透和更高的时空分辨率。在1064 nm激光照射下，核壳Au@MOF的光热转化效率明显高于NIR-I。此外，联合化疗光热疗法在抑制肿瘤生长方面具有显著的协同效应。同时，红外/PAI成像在影像引导下的监测和治疗中显示出其优越性。此外，本研究为构建基于MOF的核壳纳米载体提供了一种可行的方法，可用于药物递送和其他可能的应用。

文献链接：Yolk−Shell Structured Au Nanostar@Metal−Organic Framework for Synergistic Chemo-photothermal Therapy in the Second NearInfrared Window(Nano Letters2019, DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b01716)

本文由大兵哥供稿。

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