一种具有自评估能力的光热治疗纳米粒子

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光热治疗(PTT)是一种新型的癌症治疗手段,具有非侵入性、可控性强、对正常组织部位伤害较小、操作简单等优点,引起了研究人员的广泛关注。发展优良的光热剂是光热治疗的前提,第四代光热剂——具有近红外吸收的小分子染料,生物相容性好、细胞毒性低、容易降解,具有很好的研究价值。但也面临着无肿瘤靶向性、光稳定性低、易被肾脏清除等缺点。有趣的是,将近红外染料制备成纳米颗粒是一种极好的策略,它不仅富集了近红外染料,同时由于染料荧光的聚集猝灭性质(ACQ),显著提高了纳米颗粒的光热转换效率。目前临床上癌症的治疗效果分子水平评估方法有两种,分别是影像学评估与细胞学和组织病理学检查。然而,目前肿瘤的光热治疗与治疗效果的影像学评估是分离的,对于癌症的治疗效果不能进行实时监测与评估,这将使得整个癌症诊疗过程耗时、繁杂、成本增加。为达到及时评估治疗效果的目的,科学家们开发出诊疗剂与抗癌药物相结合的策略,例如肿瘤微环境指示分子(pH指示分子、氧含量指示分子等)与抗癌药物相结合,实现了治疗效果的实时反馈,但是在设计与制备方面也面临着很大困难。因此发展一种高效无创的、并且可以及时评估光热治疗效果的癌症诊疗手段非常重要。这里,我们合理地制备了一种含有细胞凋亡蛋白酶Caspase3酶切片段Asp-Glu-Val-Asp(DEVD)和近红外荧光染料Cypate的前体小分子Cys(StBu)-Asp-Glu-Val-Asp-Lys(Cypate)-CBT(Cy-CBT)。我们利用该前体小分子进行CBT-Cys点击缩合反应,“智能”便捷地制备出生物安全的荧光猝灭纳米粒子Cy-CBT-NP。Cy-CBT-NP被肿瘤细胞摄取后,我们利用808 nm激光照射肿瘤部位,对肿瘤部位进行光热治疗。在治疗过程中,肿瘤细胞发生凋亡从而激活Caspase-3酶,该酶将特异性地剪切纳米粒子中的DEVD片段进而使得纳米粒子解组装,同时伴随着Cypate的近红外荧光的“点亮”。“点亮”的荧光信号可以用来评估纳米粒子对肿瘤的光热治疗的效果。这种“智能”的策略实现了肿瘤的光热治疗与治疗效果自评估的一体化。
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