稀土上转换荧光纳米平台的构建及其对肝癌细胞的光动力靶向协同治疗研究

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目的:稀土上转换纳米材料经聚乙烯亚胺(PEI)修饰后连接光敏剂二氢卟吩E6(Ce6)和肝细胞癌特异性靶向抗体(anti-Ep CAM)构成的纳米平台,探索其在近红外激发的光动力治疗(PDT)与靶向治疗的协同作用在肝癌治疗领域应用的可行性。方法:(1)首先采用水热法,以稀土氯化物、氟化铵为主要原料,以羟乙纤维素为晶体生长抑制剂,以具有丰富氨基的聚乙烯亚胺(PEI)作为表面修饰剂一步合成了PEI表面包覆的稀土上转换纳米粒子Na YF4:20%Yb,2%Er-PEI(UCNPs)。(2)然后采用EDC/NHS作为羧基活化剂,促进光敏剂二氢卟吩E6(Ce6)、上皮细胞粘附分子单克隆抗体anti-Ep CAM以及UCNPs之间的酰胺键结合,进一步合成了UCNPs-Ce6及anti-Ep CAM-UCNPs-Ce6。(3)采用XRD、TEM、IR、Zeta电位、PL、UV-Vis等手段对上述纳米粒子进行系统分析表征。(4)使用cck8试剂盒评估合成的纳米粒子的毒性。(5)使用荧光倒置显微镜,Image J荧光半定量分析等方式观察上述纳米粒子对肝癌细胞的特异性靶向能力。(6)使用cck8试剂盒评估合成纳米在近红外光照射下的光动力的体外治疗效果。结果:(1)XRD和TEM显示上述三种纳米粒子均为具有较高的上转换荧光效率的六方结构,基于β-Na YF4同构,纳米粒子尺寸均小于32nm。(2)UCNPs-Ce6及anti-Ep CAM-UCNPs-Ce6的IR图谱分别出现了酰胺N-H弯曲振动、P=O伸缩振动以及P-O-C伸缩振动等特征吸收峰,同时它们的Zeta电位随着Ce6及anti-Ep CAM的表面修饰逐渐下降,表明Ce6及anti-Ep CAM均以酰胺键成功修饰至纳米粒子表面,具有良好的化学稳定性。(3)上述三种纳米粒子水溶液在980nm红外激光激发下产生波长为522nm、541nm、657nm的可见光荧光,其发射光谱与众多文献报道的Na YF4:Yb,Er的上转换荧光光谱相似,但荧光强度随Ce6及anti-Ep CAM的包覆逐渐减弱,进一步证实了Ce6及anti-Ep CAM对UCNPs表面的成功修饰。(4)UV-Vis测试表明纳米离子表面Ce6的负载率大约为2.9%,它们可被上转化可见荧光激发产生活性氧。(5)通过体外细胞实验证实了合成的纳米粒子具备一定生物安全性,通过倒置荧光显微镜以及Image J荧光半定量分析等手段验证了偶联了肝细胞癌靶向抗体的纳米平台和肝癌细胞具有良好的特异性结合能力。在980nm近红外激光照射下,随着anti-Ep CAM-UCNPs-Ce6浓度的提高,在细胞水平上表现出了良好的光动力治疗效果。结论:本课题成功构建了Ce6及anti-Ep CAM同时修饰的稀土上转换纳米平台,其粒子尺寸小,具有良好的分散性、水溶性及化学稳定性,具有较好的生物兼容性;其表面具有适当大小的表面电荷,既避免纳米粒子团聚,又使其具备进入细胞的能力,同时又降低对细胞膜的伤害;该平台结合了UCNPs的上转换荧光性质、Ce6的光敏活性及anti-Ep CAM的特异性抗体作用,使其在近红外PDT与靶向协同治疗领域具有潜在的应用前景和转化价值。
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