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唐本忠院士团队深圳大学AIE研究中心王东副教授《Biomaterials》:利用刺激响应性和AIE特性纳米颗粒提高光动力治疗效率
2020-01-04  来源:高分子科技

  目前,光动力治疗已被认为是一种重要的癌症治疗方案。虽然其在癌症治疗中的应用已经取得了初步的成功,但是目前还不太理想。这主要是由于传统的光敏剂在聚集态下通常表现出的弱荧光性及ROS产生效率低等问题,无法实现荧光成像与光动力治疗的癌症诊疗一体化。同时,开发以临床实验为目的,具有高载药量、优异的稳定性和肿瘤微环境刺激响应性等优势的药物传递系统,是癌症临床治疗的发展趋势,但仍然是一个具有挑战性的任务。因此,设计一种能够提高光动力治疗效率的多功能材料有着重要的意义。

  2001年,唐本忠院士首次提出“聚集诱导发光(AIE)”的新概念,具有聚集诱导发射(AIE)特性的光敏剂在涉及荧光成像和光动力治疗(PDT)的肿瘤治疗中引起了极大的兴趣。然而,在PDT的临床试验中,虽然开发用于提高AIE光敏剂的PDT效率的药物传递系统是非常理想的,但仍然是一项具有挑战性的任务。近日,唐本忠院士团队深圳大学AIE研究中心王东副教授等提出了一种基于刺激响应的纳米胶束作为AIE光敏剂的载体来增强PDT效应的新策略,克服了AIEgens在纳米颗粒内核紧密堆积及接触氧气有限的问题。文中作者基于肿瘤微环境设计了pH响应性和还原响应性的纳米胶束用于高效负载MeTTMN(AIE PS),制备了刺激响应性AIE特性的纳米颗粒。该纳米颗粒具有良好的生物相容性、高的负载效率、优异的成像功能,以及肿瘤微环境响应性和显著的PDT性能提升,使其显著优于MeTTMN的商业纳米胶束。因此,本研究为荧光成像与光动力治疗的癌症诊疗一体化提供了一个理想的模板,同时也为临床试验提供了一个有希望的候选对象。

  氧含量对ROS生成和PDT治疗癌症密切相关。因此,从致密纳米颗粒释放出光敏剂可能提高ROS产生效率和PDT效果。为了研究该纳米颗粒能显著提升PDT性能的特性,作者选用了不具备刺激响应性的AIE纳米颗粒和商业聚合物DSPE-PEG负载AIE的纳米颗粒作为对照组,使用DCFH-DA作为ROS传感器,研究AIE纳米颗粒在体外不同模拟环境下ROS的产生效率。进一步的实验结果表明,具有刺激响应性的AIE纳米颗粒在模拟肿瘤微环境下ROS产生能力显著高于在生理环境下ROS的产生能力,而两组对照组的ROS产生能力没有发生变化。此外,我们进一步评估了纳米颗粒在肿瘤细胞中产生ROS的效率。刺激响应性的AIE纳米颗粒相比对照组表现出更亮的绿色荧光。这些结果进一步证实了刺激响应性AIE纳米颗粒释放的AIEgens可以提高ROS产生效率的假设。

  以上相关成果发表在Biomaterials上。论文第一作者为深圳大学李有梅博士,通讯作者为香港科技大学唐本忠院士和深圳大学AIE研究中心王东副教授

  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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