Dėkojame, kad apsilankėte Nature.com.Naudojama naršyklės versija turi ribotą CSS palaikymą.Norėdami gauti geriausią patirtį, rekomenduojame naudoti atnaujintą naršyklę (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“).Tuo tarpu norėdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę pateiksime be stilių ir „JavaScript“.
Veiksmingi fotosensibilizatoriai yra ypač svarbūs plačiam klinikiniam fototerapijos taikymui.Tačiau įprastiniai fotosensibilizatoriai paprastai kenčia nuo trumpo bangos ilgio sugerties, nepakankamo fotostabilumo, mažo reaktyviųjų deguonies rūšių (ROS) kvantinio išeiga ir agregacijos sukelto ROS gesinimo.Čia mes pranešame apie beveik infraraudonųjų spindulių (NIR) supramolekulinį fotosensibilizatorių (RuDA), kurį sukelia Ru (II) -areno organometalinių kompleksų savaiminis surinkimas vandeniniame tirpale.RuDA gali generuoti vienetinį deguonį (1O2) tik agreguotoje būsenoje, ir jis pasižymi akivaizdžiu agregacijos sukeltu 1O2 generavimo elgesiu dėl reikšmingo perėjimo proceso tarp singleto-tripleto sistemos padidėjimo.Veikiant 808 nm lazerio šviesai, RuDA pasižymi 16,4% 1O2 kvantiniu išeigumu (FDA patvirtinta indocianino žalia: ΦΔ = 0,2%) ir aukštą 24,2% fototerminės konversijos efektyvumą (komercinės aukso nanostelės) ir puikų fotostabilumą.: 21,0%, aukso nanoapvalkalai: 13,0%).Be to, RuDA-NP, turintys gerą biologinį suderinamumą, pirmiausia gali kauptis naviko vietose, sukeldami reikšmingą naviko regresiją fotodinaminės terapijos metu, o naviko tūris in vivo sumažėja 95, 2%.Ši agregaciją gerinanti fotodinaminė terapija suteikia strategiją, kaip sukurti fotosensibilizatorius, turinčius palankias fotofizines ir fotochemines savybes.
Palyginti su įprastine terapija, fotodinaminė terapija (PDT) yra patrauklus vėžio gydymas dėl savo reikšmingų pranašumų, tokių kaip tiksli erdvėlaikinė kontrolė, neinvaziškumas, nereikšmingas atsparumas vaistams ir šalutinio poveikio sumažinimas 1, 2, 3.Švitinant šviesa, naudojami fotosensibilizatoriai gali būti aktyvuojami, kad susidarytų labai reaktyvios deguonies rūšys (ROS), o tai sukelia apoptozę / nekrozę arba imuninį atsaką 4, 5 . Tačiau dauguma įprastų fotosensibilizatorių, tokių kaip chlorinai, porfirinai ir antrachinonai, pasižymi santykinai trumpo bangos ilgio absorbcija (dažnis < 680 nm), todėl šviesa prasiskverbia dėl intensyvios biologinių molekulių (pvz., hemoglobino ir melanino) absorbcijos. matoma sritis6,7. Tačiau dauguma įprastų fotosensibilizatorių, tokių kaip chlorinai, porfirinai ir antrachinonai, pasižymi santykinai trumpo bangos ilgio absorbcija (dažnis < 680 nm), todėl šviesa prasiskverbia dėl intensyvios biologinių molekulių (pvz., hemoglobino ir melanino) absorbcijos. matoma sritis6,7. Однако большинство обычных фотосенсибилизаторов, таких как хлорины, порфирины и антрахиноны, обладают относительно коротковолновым поглощением (частота < 680 нм), что приводит к плохому проникновению света из-за интенсивного поглощения биологических молекул (например, гемоглобина и меланина) в видимая область6,7. Tačiau dauguma įprastų fotosensibilizatorių, tokių kaip chlorai, porfirinai ir antrachinonai, turi santykinai trumpą bangos ilgio sugertį (< 680 nm), todėl šviesa prasiskverbia dėl intensyvios biologinių molekulių (pvz., hemoglobino ir melanino) absorbcijos į matomą sritį6,7.然而，大多数传统的光敏剂，如二氢卟酚、卟啉和蒽醌，具有相对较短的波长吸收（频率< 680 nm），因此由于对生物分子（如血红蛋白和黑色素）的强烈吸收，导致光穿透性差.然而 ， 大多数 传统 的 光敏剂 ， 二 氢 卟酚 、 卟啉 蒽醌 ， 具有 相对 较 短 的 波长 吸收 （频率 频率 <680 nm） 因此 由于 对 分子 （血红 蛋白 和 黑色素） 的 ， ， ， ， 吸收 吸收吸收 吸收 吸收 吸收 吸收 吸收 HI导致光穿透性差. Однако большинство традиционных фотосенсибилизаторов, таких как хлорины, порфирины и антрахиноны, имеют относительно коротковолновое поглощение (частота < 680 нм) из-за сильного поглощения биомолекул, таких как гемоглобин и меланин, что приводит к плохому проникновению света. Tačiau daugumos tradicinių fotosensibilizatorių, tokių kaip chlorai, porfirinai ir antrachinonai, bangos ilgio absorbcija yra palyginti trumpa (dažnis < 680 nm) dėl stiprios biomolekulių, tokių kaip hemoglobinas ir melaninas, absorbcijos, dėl kurios prastai prasiskverbia šviesa.Matoma sritis 6.7.Todėl fototerapijai puikiai tinka artimųjų infraraudonųjų spindulių (NIR) sugeriantys fotosensibilizatoriai, kurie aktyvuojami 700–900 nm „terapiniame lange“.Kadangi artimąją infraraudonąją šviesą mažiausiai sugeria biologiniai audiniai, ji gali prasiskverbti giliau ir padaryti mažiau žalos8,9.
Deja, esami NIR sugeriantys fotosensibilizatoriai paprastai turi prastą fotostabilumą, mažą vienetinio deguonies (1O2) generavimo pajėgumą ir agregacijos sukeltą 1O2 gesinimą, o tai riboja jų klinikinį pritaikymą10, 11.Nors buvo dedamos didelės pastangos pagerinti įprastų fotosensibilizatorių fotofizines ir fotochemines savybes, iki šiol keliuose pranešimuose buvo pranešta, kad NIR sugeriantys fotosensibilizatoriai gali išspręsti visas šias problemas.Be to, kai kurie fotosensibilizatoriai žada efektyviai generuoti 1O212, 13, 14, kai jie apšvitinami šviesa, viršijančia 800 nm, nes fotonų energija greitai mažėja artimoje IR srityje.Trifenilaminas (TFA) kaip elektronų donoras ir [1,2,5]tiadiazol-[3,4-i]dipirido[a,c]fenazinas (TDP) kaip elektronų akceptorių grupė Donoro-akceptoriaus (DA) tipo dažai dažų, sugeriančių beveik infraraudonuosius spindulius, kurie dėl siauros juostos tarpo buvo plačiai ištirti naudojant artimojo infraraudonųjų spindulių biovaizdinį II ir fototerminę terapiją (PTT).Taigi, DA tipo dažai gali būti naudojami PDT su beveik IR sužadinimu, nors jie retai buvo tiriami kaip PDT fotosensibilizatoriai.
Gerai žinoma, kad didelis fotosensibilizatorių tarpsisteminio kirtimo (ISC) efektyvumas skatina 1O2 susidarymą.Bendra ISC proceso tobulinimo strategija yra sustiprinti fotosensibilizatorių sukimosi orbitos jungtį (SOC), įvedant sunkiuosius atomus arba specialias organines dalis.Tačiau šis metodas vis dar turi tam tikrų trūkumų ir apribojimų19,20.Pastaruoju metu supramolekulinis savaiminis surinkimas suteikė iš apačios į viršų protingą metodą funkcinėms medžiagoms gaminti molekuliniu lygmeniu, 21, 22 su daugybe fototerapijos pranašumų: (1) savarankiškai surinkti fotosensibilizatoriai gali sudaryti juostines struktūras.Panašios į elektronines struktūras, kurių energijos lygiai pasiskirsto tankiau dėl sutampančių orbitų tarp statybinių blokų.Todėl energijos atitikimas tarp apatinės sužadintos būsenos (S1) ir gretimos tripleto sužadintos būsenos (Tn) bus pagerintas, o tai naudinga ISC procesui 23, 24 .(2) Supramolekulinė sąranka sumažins neradiacinį atsipalaidavimą, pagrįstą intramolekulinio judėjimo ribojimo mechanizmu (RIM), kuris taip pat skatina ISC procesą 25, 26 .(3) Supramolekulinis mazgas gali apsaugoti vidines monomero molekules nuo oksidacijos ir skilimo, taip labai pagerindamas fotosensibilizatoriaus fotostabilumą.Atsižvelgdami į pirmiau minėtus pranašumus, manome, kad supramolekulinės fotosensibilizavimo sistemos gali būti perspektyvi alternatyva PDT trūkumams įveikti.
Ru (II) pagrindu pagaminti kompleksai yra perspektyvi medicinos platforma, galinti pritaikyti ligų diagnostiką ir gydymą dėl savo unikalių ir patrauklių biologinių savybių 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34.Be to, Ru (II) pagrindu sukurtų kompleksų sužadintų būsenų gausa ir derinamos fotofizikinės ir cheminės savybės suteikia didelių pranašumų kuriant Ru (II) pagrindu veikiančius fotosensibilizatorius 35, 36, 37, 38, 39, 40.Puikus pavyzdys yra rutenio (II) polipiridilo kompleksas TLD-1433, kuris šiuo metu yra II fazės klinikiniuose tyrimuose kaip fotosensibilizatorius neinvaziniam šlapimo pūslės vėžiui (NMIBC) gydyti41.Be to, rutenio (II) areno organometaliniai kompleksai yra plačiai naudojami kaip chemoterapiniai vaistai vėžio gydymui dėl jų mažo toksiškumo ir lengvo modifikavimo 42, 43, 44, 45.Ru (II)-areno organometalinių kompleksų joninės savybės gali ne tik pagerinti prastą DA chromoforų tirpumą įprastuose tirpikliuose, bet ir pagerinti DA chromoforų surinkimą.Be to, pseudooktaedrinė pusiau sumuštinių struktūra iš organometalinių Ru (II)-arenų kompleksų gali steriškai užkirsti kelią DA tipo chromoforų H agregacijai, taip palengvindama J agregacijos susidarymą su raudonai pasislinkusiomis absorbcijos juostomis.Tačiau būdingi Ru (II)-areno kompleksų trūkumai, tokie kaip mažas stabilumas ir (arba) prastas biologinis prieinamumas, gali turėti įtakos areno-Ru (II) kompleksų terapiniam veiksmingumui ir in vivo aktyvumui.Tačiau tyrimai parodė, kad šiuos trūkumus galima pašalinti įkapsuliuojant rutenio kompleksus su biologiškai suderinamais polimerais fizine kapsuliacija arba kovalentine konjugacija.
Šiame darbe mes pranešame apie DA konjuguotus Ru (II) -areno (RuDA) kompleksus su NIR trigeriu per koordinacinį ryšį tarp DAD chromoforo ir Ru (II) -areno dalies.Gauti kompleksai dėl nekovalentinės sąveikos gali savaime susiburti į metalosupramolekulines pūsleles vandenyje.Pažymėtina, kad supramolekulinis mazgas RuDA suteikė polimerizacijos sukeltų tarpsisteminių perėjimo savybių, kurios žymiai padidino ISC efektyvumą, o tai buvo labai palanki PDT (1A pav.).Siekiant padidinti naviko kaupimąsi ir in vivo biologinį suderinamumą, FDA patvirtintas Pluronic F127 (PEO-PPO-PEO) buvo naudojamas RuDA47, 48, 49 kapsuliavimui, kad būtų sukurtos RuDA-NP nanodalelės (1B pav.), kurios veikė kaip labai efektyvus PDT / dvigubas. režimas PTT tarpinis serveris .Vėžio fototerapijoje (1C pav.) RuDA-NP buvo naudojamas gydant nuogas peles su MDA-MB-231 navikais, siekiant ištirti PDT ir PTT veiksmingumą in vivo.
Scheminė RuDA fotofizinio mechanizmo iliustracija monomerinėse ir agreguotose vėžio fototerapijos formose, B RuDA-NP ir C RuDA-NP sintezė NIR aktyvuotam PDT ir PTT.
RuDA, susidedanti iš TPA ir TDP funkcijų, buvo paruošta pagal procedūrą, parodytą 1 papildomame paveiksle (2A pav.), o RuDA buvo apibūdinta 1H ir 13C BMR spektrais, elektropurškimo jonizacijos masės spektrometrija ir elementų analize (papildomi 2–4 paveikslai). ).RuDA elektronų tankio skirtumo žemiausio singleto perėjimo žemėlapis buvo apskaičiuotas taikant nuo laiko priklausomą tankio funkcinę teoriją (TD-DFT), siekiant ištirti krūvio perdavimo procesą.Kaip parodyta papildomame 5 paveiksle, elektronų tankis daugiausia nukrypsta nuo trifenilamino iki TDP akceptoriaus bloko po foto sužadinimo, o tai gali būti siejama su tipišku intramolekulinio krūvio perdavimo (CT) perėjimu.
Rūdos cheminė struktūra B Rūdos sugerties spektrai įvairių DMF ir vandens santykių mišiniuose.C Normalizuotos RuDA (800 nm) ir ICG (779 nm) sugerties vertės, palyginti su laiku, esant 0,5 W cm-2 808 nm lazerio šviesai.D ABDA fotodegradaciją rodo RuDA sukeltas 1O2 susidarymas skirtingo vandens kiekio DMF/H2O mišiniuose, veikiant lazerio spinduliuotei, kurios bangos ilgis 808 nm ir galia 0,5 W/cm2.
Anotacija – UV matoma sugerties spektroskopija buvo naudojama tiriant rūdos savaiminio surinkimo savybes DMF ir vandens mišiniuose įvairiais santykiais.Kaip parodyta pav.2B, RuDA turi sugerties juostas nuo 600 iki 900 nm DMF, o didžiausia absorbcijos juosta esant 729 nm.Padidinus vandens kiekį, laipsniškas rūdos sugerties maksimumo raudonasis poslinkis iki 800 nm, o tai rodo rūdos J agregaciją surinktoje sistemoje.RuDA fotoliuminescencijos spektrai skirtinguose tirpikliuose parodyti 6 papildomame paveikslėlyje. Atrodo, kad RuDA pasižymi tipiška NIR-II liuminescencija, kurios maksimalus emisijos bangos ilgis yra apytiksliai.1050 nm atitinkamai CH2Cl2 ir CH3OH.Didelis RuDA Stokso poslinkis (apie 300 nm) rodo reikšmingą sužadintos būsenos geometrijos pasikeitimą ir mažos energijos sužadinimo būsenų susidarymą.Nustatyta, kad rūdos liuminescencinė kvantinė išeiga CH2Cl2 ir CH3OH yra atitinkamai 3,3 ir 0,6%.Tačiau metanolio ir vandens mišinyje (5/95, v/v) buvo pastebėtas nežymus raudonasis emisijos poslinkis ir kvantinės išeigos sumažėjimas (0,22%), o tai gali būti dėl Ore savaiminio susikaupimo. .
Norėdami vizualizuoti savaiminį ORE surinkimą, naudojome skystos atominės jėgos mikroskopiją (AFM), kad vizualizuotume morfologinius ORE pokyčius metanolio tirpale įpylus vandens.Kai vandens kiekis buvo mažesnis nei 80%, aiškios agregacijos nepastebėta (papildomas 7 pav.).Tačiau toliau padidėjus vandens kiekiui iki 90–95%, atsirado mažų nanodalelių, kurios rodė rūdos savaiminį susikaupimą. Be to, lazerio švitinimas, kurio bangos ilgis yra 808 nm, neturėjo įtakos RuDA sugerties intensyvumui vandeniniame vandenyje. tirpalas (2C pav. ir papildomas 8 pav.).Priešingai, indocianino žalios spalvos absorbcija (ICG kaip kontrolė) greitai sumažėjo ties 779 nm, o tai rodo puikų RuDA fotostabilumą.Be to, RuDA-NP stabilumas PBS (pH = 5, 4, 7, 4 ir 9, 0), 10% FBS ir DMEM (didelis gliukozės kiekis) buvo ištirtas UV matoma absorbcijos spektroskopija įvairiais laiko momentais.Kaip parodyta 9 papildomame paveikslėlyje, PBS, esant pH 7, 4 / 9, 0, FBS ir DMEM, buvo pastebėti nedideli RuDA-NP absorbcijos juostų pokyčiai, o tai rodo puikų RuDA-NP stabilumą.Tačiau rūgščioje terpėje (рН = 5,4) buvo nustatyta Rūdos hidrolizė.Mes taip pat toliau įvertinome RuDA ir RuDA-NP stabilumą naudodami didelio efektyvumo skysčių chromatografijos (HPLC) metodus.Kaip parodyta 10 papildomame paveikslėlyje, RuDA buvo stabilus metanolio ir vandens mišinyje (50/50, v / v) pirmą valandą, o hidrolizė buvo stebima po 4 valandų.Tačiau RuDA NP buvo pastebėta tik plati įgaubta-išgaubta smailė.Todėl RuDA NP stabilumui PBS (pH = 7,4) įvertinti buvo naudojama gelio pralaidumo chromatografija (GPC).Kaip parodyta papildomame 11 paveiksle, po 8 valandų inkubacijos išbandytomis sąlygomis NP RuDA smailės aukštis, smailės plotis ir smailės plotas reikšmingai nepasikeitė, o tai rodo puikų NP RuDA stabilumą.Be to, TEM vaizdai parodė, kad RuDA-NP nanodalelių morfologija išliko beveik nepakitusi po 24 valandų praskiestame PBS buferyje (pH = 7,4, papildomas 12 pav.).
Kadangi savaiminis surinkimas gali suteikti rūdai skirtingas funkcines ir chemines savybes, mes stebėjome 9,10-antracendiilbis(metilen)dimalono rūgšties (ABDA, indikatorius 1O2) išsiskyrimą metanolio ir vandens mišiniuose.Rūda su skirtingu vandens kiekiu50.Kaip parodyta 2D paveiksle ir papildomame 13 paveiksle, ABDA skilimas nebuvo pastebėtas, kai vandens kiekis buvo mažesnis nei 20%.Padidėjus drėgmei iki 40%, įvyko ABDA degradacija, ką patvirtina ABDA fluorescencijos intensyvumo sumažėjimas.Taip pat pastebėta, kad didesnis vandens kiekis lemia greitesnį skaidymąsi, o tai rodo, kad RuDA savaiminis surinkimas yra būtinas ir naudingas ABDA skaidymui.Šis reiškinys labai skiriasi nuo šiuolaikinių ACQ (agregacijos sukelto gesinimo) chromoforų.Apšvitinus 808 nm bangos ilgio lazeriu, 1O2 RuDA kvantinė išeiga 98 % H2O/2 % DMF mišinyje yra 16,4 %, o tai 82 kartus didesnė nei ICG (ΦΔ = 0,2 %)51, demonstruojant puikų generavimo efektyvumą 1O2 RuDA agregacijos būsenoje.
Elektronų sukimasis naudojant 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinoną (TEMP) ir 5,5-dimetil-1-pirolino N-oksidą (DMPO) kaip sukimosi gaudykles. Rezonanso spektroskopija (ESR) buvo naudojama identifikuoti gautas rūšis AFK.pateikė RuDA.Kaip parodyta papildomame 14 paveiksle, buvo patvirtinta, kad 1O2 susidaro švitinimo metu nuo 0 iki 4 minučių.Be to, kai RuDA buvo inkubuojamas su DMPO švitinant, buvo aptiktas tipiškas keturių eilučių EPR signalas 1:2:2:1 DMPO-OH· adduktas, rodantis hidroksilo radikalų (OH·) susidarymą.Apskritai aukščiau pateikti rezultatai rodo, kad RuDA gali paskatinti ROS gamybą naudojant dvigubą I / II tipo fotosensibilizacijos procesą.
Norint geriau suprasti RuDA elektronines savybes monomerinėse ir agreguotose formose, naudojant DFT metodą, buvo apskaičiuotos ribinės RuDA molekulinės orbitalės monomerinėse ir dimerinėse formose.Kaip parodyta pav.3A, monomerinio RuDA aukščiausia užimta molekulinė orbita (HOMO) yra delokalizuota išilgai ligando pagrindo, o žemiausia neužimta molekulinė orbita (LUMO) yra sutelkta į TDP akceptoriaus bloką.Priešingai, elektronų tankis dimeriniame HOMO yra koncentruotas ant vienos RuDA molekulės ligando, o LUMO elektronų tankis daugiausia koncentruojamas kitos RuDA molekulės akceptoriaus vienete, o tai rodo, kad RuDA yra dimeryje.CT ypatybės.
A Ore HOMO ir LUMO apskaičiuojami monomerinėmis ir dimerinėmis formomis.B Singleto ir tripleto rūdos energijos lygiai monomeruose ir dimeruose.C Apskaičiuoti RuDA ir galimų ISC kanalų lygiai kaip monomeriniai C ir dimeriniai D. Rodyklės rodo galimus ISC kanalus.
Elektronų ir skylių pasiskirstymas mažos energijos singleto sužadintose RuDA būsenose monomerinėse ir dimerinėse formose buvo analizuojamas naudojant Multiwfn 3.852.53 programinę įrangą, kuri buvo apskaičiuota naudojant TD-DFT metodą.Kaip nurodyta papildomoje etiketėje.Kaip parodyta 1-2 paveiksluose, monomerinės RDA skylės dažniausiai yra delokalizuojamos palei ligando pagrindą šiose sužadintose būsenose, o elektronai dažniausiai yra TDP grupėje, parodydami intramolekulines CT charakteristikas.Be to, šiose vienetinėse sužadintose būsenose skylės ir elektronai daugiau ar mažiau sutampa, o tai rodo, kad šios vienetinės sužadintos būsenos šiek tiek prisideda prie vietinio sužadinimo (LE).Dimerams, be intramolekulinių KT ir LE ypatybių, atitinkamose būsenose, ypač S3, S4, S7 ir S8, buvo stebima tam tikra tarpmolekulinių KT požymių dalis, remiantis tarpmolekuline KT analize, kurių pagrindiniai buvo KT tarpmolekuliniai perėjimai. (Papildoma lentelė).3).
Norėdami geriau suprasti eksperimentinius rezultatus, toliau tyrėme RuDA sužadintų būsenų savybes, kad ištirtume monomerų ir dimerų skirtumus (4–5 papildomos lentelės).Kaip parodyta 3B paveiksle, dimero singleto ir tripleto sužadintos būsenos energijos lygiai yra daug tankesni nei monomero, o tai padeda sumažinti energijos atotrūkį tarp S1 ir Tn. Buvo pranešta, kad ISC perėjimai gali būti realizuoti esant nedideliam energijos tarpui (ΔES1-Tn < 0, 3 eV) tarp S1 ir Tn54. Buvo pranešta, kad ISC perėjimai gali būti realizuoti per nedidelį energijos tarpą (ΔES1-Tn < 0, 3 eV) tarp S1 ir Tn54. Сообщалось, что переходы ISC могут быть реализованы в пределах небольшой энергетической щели (Δ0,3-4. Buvo pranešta, kad ISC perėjimai gali būti realizuoti esant nedideliam energijos tarpui (ΔES1-Tn <0, 3 eV) tarp S1 ir Tn54.据报道，ISC 跃迁可以在S1 和Tn54 之间的小能隙（ΔES1-Tn < 0,3 eV）内实现。据报道，ISC 跃迁可以在S1 和Tn54 之间的小能隙（ΔES1-Tn < 0,3 eV）内实现。 Сообщалось, что переход ISC может быть реализован в пределах небольшой энергетической щели (ΔES01,3м. Buvo pranešta, kad ISC perėjimas gali būti įgyvendintas per mažą energijos tarpą (ΔES1-Tn < 0, 3 eV) tarp S1 ir Tn54.Be to, tik viena orbita, užimta arba neužimta, turi skirtis susieto vieneto ir tripleto būsenose, kad būtų gautas nulinis SOC integralas.Taigi, remiantis sužadinimo energijos ir orbitinio perėjimo analize, visi galimi ISC perėjimo kanalai parodyti Fig.3C,D.Pažymėtina, kad monomere yra tik vienas ISC kanalas, o dimerinė forma turi keturis ISC kanalus, kurie gali pagerinti ISC perėjimą.Todėl pagrįsta manyti, kad kuo daugiau RuDA molekulių bus agreguota, tuo ISC kanalai bus prieinamesni.Todėl RuDA agregatai gali sudaryti dviejų juostų elektronines struktūras singleto ir tripleto būsenose, sumažindami energijos atotrūkį tarp S1 ir turimo Tn, taip padidindami ISC efektyvumą, kad būtų lengviau generuoti 1O2.
Norėdami dar labiau išsiaiškinti pagrindinį mechanizmą, susintetinome etaloninį areno-Ru(II) komplekso (RuET) junginį, pakeisdami dvi etilo grupes dviem trifenilamino fenilo grupėmis RuDA (4A pav., išsamų apibūdinimą žr. ESI, 15 priedas). -21) Nuo donoro (dietilamino) iki akceptoriaus (TDF) RuET turi tokias pačias intramolekulines KT charakteristikas kaip ir RuDA.Kaip ir tikėtasi, RuET sugerties spektras DMF parodė mažą energijos krūvio perdavimo juostą su stipria absorbcija artimųjų infraraudonųjų spindulių srityje 600–1100 nm srityje (4B pav.).Be to, RuET agregacija taip pat buvo stebima didėjant vandens kiekiui, o tai atsispindėjo absorbcijos maksimumo raudonajame poslinkyje, o tai dar labiau patvirtino skysto AFM vaizdavimas (papildomas 22 pav.).Rezultatai rodo, kad RuET, kaip ir RuDA, gali sudaryti tarpmolekulines būsenas ir savaime susiburti į agreguotas struktūras.
RuET cheminė struktūra.B RuET absorbcijos spektrai įvairių DMF ir vandens santykių mišiniuose.Sklypai C EIS Nyquist, skirti RuDA ir RuET.RuDA ir RuET fotosrovės atsakai D veikiant lazerio spinduliuotei, kurios bangos ilgis yra 808 nm.
ABDA fotodegradacija esant RuET buvo įvertintas apšvitinimu lazeriu, kurio bangos ilgis 808 nm.Keista, bet įvairiose vandens frakcijose nepastebėta ABDA skilimo (papildomas 23 pav.).Galima priežastis yra ta, kad RuET negali efektyviai suformuoti juostinės elektroninės struktūros, nes etilo grandinė neskatina efektyvaus tarpmolekulinio krūvio perdavimo.Todėl, siekiant palyginti RuDA ir RuET fotoelektrochemines savybes, buvo atlikti elektrocheminės varžos spektroskopija (EIS) ir trumpalaikės fotosrovės matavimai.Pagal Nyquist diagramą (4C pav.), RuDA rodo daug mažesnį spindulį nei RuET, o tai reiškia, kad RuDA56 turi greitesnį tarpmolekulinį elektronų transportavimą ir geresnį laidumą.Be to, RuDA fotosrovės tankis yra daug didesnis nei RuET (4D pav.), o tai patvirtina geresnį RuDA57 krūvio perdavimo efektyvumą.Taigi, trifenilamino fenilo grupė rūdoje atlieka svarbų vaidmenį užtikrinant tarpmolekulinį krūvio perdavimą ir juostos elektroninės struktūros formavimąsi.
Norėdami padidinti naviko kaupimąsi ir biologinį suderinamumą in vivo, mes toliau RuDA kapsuliavome su F127.Nustatyta, kad vidutinis RuDA-NP hidrodinaminis skersmuo yra 123, 1 nm su siauru pasiskirstymu (PDI = 0, 089), naudojant dinaminės šviesos sklaidos (DLS) metodą (5A pav.), kuris skatino naviko kaupimąsi padidindamas pralaidumą ir sulaikymą.EPR) poveikis.TEM vaizdai parodė, kad Ore NP yra vienodos sferinės formos, o vidutinis skersmuo yra 86 nm.Pažymėtina, kad RuDA-NP sugerties maksimumas pasirodė esant 800 nm (papildomas 24 pav.), o tai rodo, kad RuDA-NP gali išlaikyti savaime susirenkančių RuDA funkcijas ir savybes.Apskaičiuota ROS kvantinė išeiga NP Ore yra 15,9%, kuri yra palyginama su Ore RuDA NP fototerminės savybės buvo tiriamos veikiant lazerio spinduliuotei, kurios bangos ilgis yra 808 nm, naudojant infraraudonųjų spindulių kamerą.Kaip parodyta pav.5B, C, kontrolinėje grupėje (tik PBS) temperatūra šiek tiek pakilo, o RuDA-NPs tirpalo temperatūra greitai pakilo didėjant temperatūrai (ΔT) iki 15,5, 26,1 ir 43,0 °C.Didelės koncentracijos buvo atitinkamai 25, 50 ir 100 µM, o tai rodo stiprų RuDA NP fototerminį poveikį.Be to, buvo atlikti šildymo / aušinimo ciklo matavimai, siekiant įvertinti RuDA-NP fototerminį stabilumą ir palyginti su ICG.Rūdos NP temperatūra nesumažėjo po penkių šildymo/aušinimo ciklų (5D pav.), o tai rodo puikų Ore NP fototerminį stabilumą.Priešingai, ICG fototerminis stabilumas yra mažesnis, kaip matyti iš akivaizdaus fototerminės temperatūros plynaukštės išnykimo tomis pačiomis sąlygomis.Remiantis ankstesniu metodu58, RuDA-NP fototerminės konversijos efektyvumas (PCE) buvo apskaičiuotas kaip 24, 2%, o tai yra didesnis nei esamų fototerminių medžiagų, tokių kaip aukso nanostūmai (21, 0%) ir aukso nanoapvalkalai (13, 0%)59.Taigi, NP Ore pasižymi puikiomis fototerminėmis savybėmis, todėl jie yra perspektyvūs PTT agentai.
RuDA NP DLS ir TEM vaizdų analizė (įdėta).B Įvairių koncentracijų RuDA NP šiluminiai vaizdai, veikiami lazerio spinduliuote, kai bangos ilgis yra 808 nm (0,5 W cm-2).C Įvairių rūdos NP koncentracijų fototerminės konversijos kreivės, kurios yra kiekybiniai duomenys.B. D ORE NP ir ICG temperatūros padidėjimas per 5 šildymo-aušinimo ciklus.
RuDA NP fotocitotoksiškumas prieš MDA-MB-231 žmogaus krūties vėžio ląsteles buvo įvertintas in vitro.Kaip parodyta pav.6A, B, RuDA-NP ir RuDA citotoksiškumas buvo nereikšmingas, jei nebuvo švitinimo, o tai reiškia mažesnį RuDA-NP ir RuDA toksiškumą.Tačiau po 808 nm bangos ilgio lazerio spinduliuotės RuDA ir RuDA NP parodė stiprų fotocitotoksiškumą prieš MDA-MB-231 vėžio ląsteles, kurių IC50 vertės (pusė didžiausios slopinančios koncentracijos) buvo atitinkamai 5,4 ir 9,4 μM. kad RuDA-NP ir RuDA turi vėžio fototerapijos potencialą.Be to, RuDA-NP ir RuDA fotocitotoksiškumas buvo toliau tiriamas esant vitaminui C (Vc), ROS šalintojui, siekiant išsiaiškinti ROS vaidmenį šviesos sukeltame citotoksiškume.Akivaizdu, kad ląstelių gyvybingumas padidėjo pridėjus Vc, o RuDA ir RuDA NP IC50 vertės buvo atitinkamai 25,7 ir 40,0 μM, o tai įrodo svarbų ROS vaidmenį RuDA ir RuDA NP fotocitotoksiškume.Šviesos sukeltas RuDA-NP ir RuDA citotoksiškumas MDA-MB-231 vėžio ląstelėse, dažant gyvas / negyvas ląsteles, naudojant kalceiną AM (žalia fluorescencija gyvoms ląstelėms) ir propidžio jodidą (PI, raudona fluorescencija negyvoms ląstelėms).patvirtintos ląstelės) kaip fluorescenciniai zondai.Kaip parodyta 6C paveiksle, ląstelės, apdorotos RuDA-NP arba RuDA, išliko gyvybingos be švitinimo, kaip rodo intensyvi žalia fluorescencija.Priešingai, apšvitinant lazeriu, buvo stebima tik raudona fluorescencija, kuri patvirtina efektyvų RuDA arba RuDA NP fotocitotoksiškumą.Pažymėtina, kad pridėjus Vc atsirado žalia fluorescencija, o tai rodo RuDA ir RuDA NP fotocitotoksiškumo pažeidimą.Šie rezultatai atitinka in vitro fotocitotoksiškumo tyrimus.
Nuo dozės priklausomas A RuDA- ir B RuDA-NP ląstelių gyvybingumas MDA-MB-231 ląstelėse, atitinkamai esant arba nesant Vc (0,5 mM).Klaidų juostos, vidurkis ± standartinis nuokrypis (n = 3). Nesuporuoti, dvipusiai t testai *p < 0,05, **p < 0,01 ir ***p < 0,001. Nesuporuoti, dvipusiai t testai *p < 0,05, **p < 0,01 ir ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 ir ***p <0,001. Nesuporuoti dvipusiai t testai *p<0,05, **p<0,01 ir ***p<0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001. Непарные двусторонние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 ir ***p <0,001. Nesuporuoti dvipusiai t testai *p<0,05, **p<0,01 ir ***p<0,001.C Gyvų / negyvų ląstelių dažymo analizė naudojant kalceiną AM ir propidžio jodidą kaip fluorescencinius zondus.Mastelio juosta: 30 µm.Rodomi reprezentatyvūs trijų biologinių pasikartojimų vaizdai iš kiekvienos grupės.D Konfokaliniai fluorescenciniai ROS gamybos vaizdai MDA-MB-231 ląstelėse skirtingomis gydymo sąlygomis.Žalia DCF fluorescencija rodo ROS buvimą.Švitinti 808 nm bangos ilgio lazeriu, kurio galia 0,5 W/cm2, 10 minučių (300 J/cm2).Mastelio juosta: 30 µm.Rodomi reprezentatyvūs trijų biologinių pasikartojimų vaizdai iš kiekvienos grupės.E Srauto citometrija RuDA-NP (50 µM) arba RuDA (50 µM) apdorojimo analizė su 808 nm lazeriu (0,5 W cm-2) arba be jo, esant ir nesant Vc (0,5 mM) 10 min.Rodomi reprezentatyvūs trijų biologinių pasikartojimų vaizdai iš kiekvienos grupės.MDA-MB-231 ląstelių F Nrf-2, HSP70 ir HO-1, apdorotų RuDA-NP (50 µM) su 808 nm lazeriu arba be jo (0,5 W cm-2, 10 min., 300 J cm-2), ląstelės išreiškia 2).Rodomi reprezentatyvūs dviejų biologinių pasikartojimų vaizdai iš kiekvienos grupės.
Intracelulinė ROS gamyba MDA-MB-231 ląstelėse buvo tiriama naudojant 2,7-dichlorodihidrofluoresceino diacetato (DCFH-DA) dažymo metodą.Kaip parodyta pav.6D, ląstelės, apdorotos RuDA-NP arba RuDA, parodė ryškią žalią fluorescenciją, kai buvo apšvitintos 808 nm lazeriu, o tai rodo, kad RuDA-NP ir RuDA turi veiksmingą gebėjimą generuoti ROS.Priešingai, nesant šviesos arba esant Vc, buvo pastebėtas tik silpnas fluorescencinis ląstelių signalas, kuris rodė nedidelį ROS susidarymą.Intraląsteliniai ROS lygiai RuDA-NP ląstelėse ir RuDA apdorotose MDA-MB-231 ląstelėse buvo toliau nustatyti srauto citometrija.Kaip parodyta papildomame 25 paveiksle, vidutinis fluorescencijos intensyvumas (MFI), kurį sukuria RuDA-NP ir RuDA 808 nm lazeriu apšvitinant, buvo žymiai padidintas atitinkamai maždaug 5, 1 ir 4, 8 karto, palyginti su kontroline grupe, patvirtindamas puikų jų AFK formavimąsi.talpa.Tačiau tarpląstelinis ROS lygis RuDA-NP arba MDA-MB-231 ląstelėse, apdorotose RuDA, buvo panašus į kontrolę be lazerio švitinimo arba esant Vc, panašiai kaip konfokalinės fluorescencinės analizės rezultatai.
Buvo įrodyta, kad mitochondrijos yra pagrindinis Ru (II)-areno kompleksų taikinys60.Todėl buvo ištirta RuDA ir RuDA-NP tarpląstelinė lokalizacija.Kaip parodyta papildomame 26 paveiksle, RuDA ir RuDA-NP rodo panašius ląstelių pasiskirstymo profilius su didžiausiu kaupimu mitochondrijose (atitinkamai 62,5 ± 4,3 ir 60,4 ± 3,6 ng/mg baltymo).Tačiau Ore ir NP Ore branduolinėse frakcijose buvo rastas tik nedidelis Ru kiekis (atitinkamai 3,5 ir 2,1%).Likusioje ląstelių frakcijoje buvo likutinis rutenis: 31,7 % (30,6 ± 3,4 ng/mg baltymo) RuDA ir 42,9 % (47,2 ± 4,5 ng/mg baltymo) RuDA-NP.Apskritai, Ore ir NP Ore daugiausia kaupiasi mitochondrijose.Norėdami įvertinti mitochondrijų disfunkciją, naudojome JC-1 ir MitoSOX Red dažymą, kad įvertintume atitinkamai mitochondrijų membranos potencialą ir superoksido gamybos pajėgumus.Kaip parodyta papildomame 27 paveiksle, intensyvi žalia (JC-1) ir raudona (MitoSOX Red) fluorescencija buvo stebima ląstelėse, apdorotose tiek RuDA, tiek RuDA-NP, švitinant 808 nm lazeriu, o tai rodo, kad tiek RuDA, tiek RuDA-NP labai fluorescuoja. Jis gali veiksmingai sukelti mitochondrijų membranų depoliarizaciją ir superoksido gamybą.Be to, ląstelių mirties mechanizmas buvo nustatytas naudojant srauto citometrija pagrįstą aneksino V-FITC/propidžio jodido (PI) analizę.Kaip parodyta 6E paveiksle, apšvitinus 808 nm lazeriu, RuDA ir RuDA-NP sukėlė žymiai padidintą ankstyvos apoptozės greitį (apatiniame dešiniajame kvadrante) MDA-MB-231 ląstelėse, palyginti su PBS arba PBS plius lazeriu.apdorotos ląstelės.Tačiau pridėjus Vc, RuDA ir RuDA-NP apoptozės greitis žymiai sumažėjo atitinkamai nuo 50, 9% ir 52, 0% iki 15, 8% ir 17, 8%, o tai patvirtina svarbų ROS vaidmenį RuDA ir RuDA-NP fotocitotoksiškume..Be to, visose tirtose grupėse (viršutiniame kairiajame kvadrante) buvo pastebėtos nedidelės nekrozinės ląstelės, o tai rodo, kad apoptozė gali būti vyraujanti RuDA ir RuDA-NP sukeltos ląstelių mirties forma.
Kadangi oksidacinio streso pažeidimas yra pagrindinis apoptozės veiksnys, RuDA-NPs apdorotame MDA-MB-231 buvo ištirtas branduolinis faktorius, susijęs su eritroidu 2, faktoriumi 2 (Nrf2) 62, pagrindiniu antioksidantų sistemos reguliatoriumi.Švitinimo sukeltų RuDA NP veikimo mechanizmas.Tuo pačiu metu taip pat buvo aptikta pasroviui esančio baltymo hemo oksigenazės 1 (HO-1) ekspresija.Kaip parodyta 6F paveiksle ir 29 papildomame paveiksle, RuDA-NP tarpininkaujama fototerapija padidino Nrf2 ir HO-1 ekspresijos lygius, palyginti su PBS grupe, o tai rodo, kad RuDA-NP gali stimuliuoti oksidacinio streso signalizacijos kelius.Be to, norint ištirti RuDA-NPs63 fototerminį poveikį, taip pat buvo įvertinta šilumos šoko baltymo Hsp70 ekspresija.Akivaizdu, kad ląstelės, apdorotos RuDA-NP + 808 nm lazeriu, padidino Hsp70 ekspresiją, palyginti su kitomis dviem grupėmis, atspindinčias ląstelių atsaką į hipertermiją.
Puikūs in vitro rezultatai paskatino mus ištirti RuDA-NP veikimą in vivo nuogoms pelėms, turinčioms MDA-MB-231 navikų.RuDA NP pasiskirstymas audiniuose buvo tiriamas nustatant rutenio kiekį kepenyse, širdyje, blužnyje, inkstuose, plaučiuose ir navikuose.Kaip parodyta pav.7A, didžiausias rūdos NP kiekis normaliuose organuose pasirodė pirmą kartą (4 val.), o didžiausias kiekis naviko audiniuose buvo nustatytas praėjus 8 valandoms po injekcijos, galbūt dėl rūdos NP.LF EPR poveikis.Remiantis pasiskirstymo rezultatais, optimali gydymo NP rūda trukmė buvo 8 valandos po vartojimo.Norint iliustruoti RuDA-NP kaupimosi procesą naviko vietose, RuDA-NP fotoakustinės (PA) savybės buvo stebimos registruojant RuDA-NP PA signalus skirtingu laiku po injekcijos.Pirma, RuDA-NP PA signalas in vivo buvo įvertintas įrašant naviko vietos PA vaizdus po intratumorinės RuDA-NP injekcijos.Kaip parodyta 30 papildomame paveikslėlyje, RuDA-NP parodė stiprų PA signalą ir buvo teigiama koreliacija tarp RuDA-NP koncentracijos ir PA signalo intensyvumo (papildomas 30A paveikslas).Tada po intraveninės RuDA ir RuDA-NP injekcijos skirtingais laiko momentais po injekcijos buvo įrašyti naviko vietų PA vaizdai in vivo.Kaip parodyta 7B paveiksle, RuDA-NP PA signalas iš naviko vietos palaipsniui didėjo ir pasiekė plato 8 valandas po injekcijos, atitinkančius audinių pasiskirstymo rezultatus, nustatytus ICP-MS analize.Kalbant apie RuDA (papildomas 30B pav.), didžiausias PA signalo intensyvumas pasirodė praėjus 4 valandoms po injekcijos, o tai rodo greitą RuDA patekimo į naviką greitį.Be to, RuDA ir RuDA-NP ekskrecinis elgesys buvo tiriamas nustatant rutenio kiekį šlapime ir išmatose naudojant ICP-MS.Pagrindinis RuDA (papildomas 31 pav.) ir RuDA-NP (7C pav.) pašalinimo būdas yra su išmatomis, o efektyvus RuDA ir RuDA-NP klirensas buvo stebimas 8 dienų tyrimo laikotarpiu, o tai reiškia, kad RuDA. ir RuDA-NP gali veiksmingai pašalinti iš organizmo be ilgalaikio toksiškumo.
A. Ex vivo RuDA-NP pasiskirstymas pelių audiniuose buvo nustatytas pagal Ru kiekį (sunaudotos Ru dozės (ID) procentą vienam gramui audinio) skirtingu laiku po injekcijos.Duomenys yra vidurkis ± standartinis nuokrypis (n = 3). Nesuporuoti, dvipusiai t testai *p < 0,05, **p < 0,01 ir ***p < 0,001. Nesuporuoti, dvipusiai t testai *p < 0,05, **p < 0,01 ir ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 ir ***p <0,001. Nesuporuoti dvipusiai t testai *p<0,05, **p<0,01 ir ***p<0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001. Непарные двусторонние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 ir ***p <0,001. Nesuporuoti dvipusiai t testai *p<0,05, **p<0,01 ir ***p<0,001.B PA vaizdai iš in vivo naviko vietų esant 808 nm sužadinimui po RuDA-NP (10 µmol kg-1) įvedimo į veną skirtingais laiko momentais.Suleidus į veną RuDA NP (10 µmol kg-1), C Ru skirtingais laiko intervalais išsiskyrė iš pelių su šlapimu ir išmatomis.Duomenys yra vidurkis ± standartinis nuokrypis (n = 3).
Palyginimui, RuDA-NP šildymo pajėgumas in vivo buvo tiriamas nuogoms pelėmis su MDA-MB-231 ir RuDA navikais.Kaip parodyta pav.8A ir papildomas 32 pav., kontrolinė (fiziologinio tirpalo) grupė parodė mažesnį temperatūros pokytį (ΔT ≈ 3 °C) po 10 minučių nuolatinio poveikio.Tačiau RuDA-NP ir RuDA temperatūra greitai pakilo, kai maksimali temperatūra buvo atitinkamai 55, 2 ir 49, 9 ° C, o tai užtikrino pakankamą hipertermiją in vivo vėžio gydymui.Pastebėtas aukštos temperatūros padidėjimas RuDA NP (ΔT ≈ 24°C), palyginti su RuDA (ΔT ≈ 19°C), gali būti dėl geresnio jo pralaidumo ir kaupimosi naviko audiniuose dėl EPR efekto.
Pelių su MDA-MB-231 navikais infraraudonųjų spindulių šiluminiai vaizdai, apšvitinti 808 nm lazeriu skirtingu laiku praėjus 8 valandoms po injekcijos.Rodomi reprezentatyvūs keturių biologinių pasikartojimų vaizdai iš kiekvienos grupės.B Santykinis naviko tūris ir C Vidutinė skirtingų pelių grupių naviko masė gydymo metu.D Skirtingų pelių grupių kūno svorio kreivės.Švitinti 808 nm bangos ilgio lazeriu, kurio galia 0,5 W/cm2, 10 minučių (300 J/cm2).Klaidų juostos, vidurkis ± standartinis nuokrypis (n = 3). Nesuporuoti, dvipusiai t testai *p < 0,05, **p < 0,01 ir ***p < 0,001. Nesuporuoti, dvipusiai t testai *p < 0,05, **p < 0,01 ir ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 ir ***p <0,001. Nesuporuoti dvipusiai t testai *p<0,05, **p<0,01 ir ***p<0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001. Непарные двусторонние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 ir ***p <0,001. Nesuporuoti dvipusiai t testai *p<0,05, **p<0,01 ir ***p<0,001. E H&E dažymo vaizdai iš pagrindinių organų ir navikų iš skirtingų gydymo grupių, įskaitant fiziologinio tirpalo, fiziologinio tirpalo + lazerio, RuDA, RuDA + lazerio, RuDA-NP ir RuDA-NP + lazerio grupes. E H&E dažymo vaizdai iš pagrindinių organų ir navikų iš skirtingų gydymo grupių, įskaitant fiziologinio tirpalo, fiziologinio tirpalo + lazerio, RuDA, RuDA + lazerio, RuDA-NP ir RuDA-NP + lazerio grupes. Изображения окрашивания E H&E основных органов и опухолей из разных групп лечения, включая группы физиологического раствора, физиологического раствора + лазера, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs и RuDA-NPs + Laser. E H&E dažymo vaizdai iš pagrindinių organų ir navikų iš skirtingų gydymo grupių, įskaitant fiziologinio tirpalo, fiziologinio tirpalo + lazerio, RuDA, RuDA + lazerio, RuDA-NP ir RuDA-NP + lazerio grupes.来自 不同 治疗 的 主要 器官 器官 肿瘤 的 的 e h & e 染色 图像 ， 包括 盐水 、 盐 水 水 + 激光 、 Ruda 、 Ruda + 激光 、 Ruda-nps 和 Ruda-nps + 激光组。。。。。。。。。。。 和 和 Ruda-nps + 激光组。。。。。来自不同治疗组的主要器官和肿瘤的E H&E Окрашивание E H&E основных органов и опухолей из различных групп лечения, включая физиологический раствор, физиологический раствор + лазер, RuDA, RuDA + лазер, RuDA-NPs и RuDA-NPs + лазер. E H&E dažymas pagrindinių organų ir navikų iš įvairių gydymo grupių, įskaitant fiziologinį tirpalą, fiziologinį tirpalą + lazerį, RuDA, RuDA + lazerį, RuDA-NP ir RuDA-NP + lazerį.Mastelio juosta: 60 µm.
Buvo įvertintas fototerapijos in vivo su RuDA ir RuDA NP poveikis, kai plikoms pelėms su MDA-MB-231 navikais į uodegos veną buvo į veną švirkščiama vienkartinė 10,0 µmol kg-1 dozė RuDA arba RuDA NP, o po to 8 valandas po injekcijos.lazeriu, kurio bangos ilgis 808 nm.Kaip parodyta 8B paveiksle, naviko tūris žymiai padidėjo fiziologinio tirpalo ir lazerio grupėse, o tai rodo, kad fiziologinio tirpalo arba lazerio 808 švitinimas turėjo mažai įtakos naviko augimui.Kaip ir fiziologinio tirpalo grupėje, pelėms, gydomoms RuDA-NP arba RuDA, nesant lazerio švitinimo, buvo pastebėtas greitas naviko augimas, o tai rodo mažą jų toksiškumą tamsoje.Priešingai, po švitinimo lazeriu, gydymas RuDA-NP ir RuDA sukėlė reikšmingą naviko regresiją, o naviko tūris sumažėjo atitinkamai 95, 2% ir 84, 3%, palyginti su fiziologiniu tirpalu gydyta grupe, o tai rodo puikų sinergetinį PDT., tarpininkauja RuDA / CHTV efektas.– NP arba Ore Palyginti su RuDA, RuDA NP pasižymėjo geresniu fototerapiniu poveikiu, kurį daugiausia lėmė RuDA NP EPR efektas.Auglio augimo slopinimo rezultatai buvo toliau vertinami pagal naviko svorį, pašalintą 15 gydymo dieną (8C pav. ir papildomas 33 pav.).Vidutinė RuDA-NP gydytų pelių ir RuDA gydytų pelių naviko masė buvo atitinkamai 0, 08 ir 0, 27 g, o tai buvo daug lengvesnė nei kontrolinėje grupėje (1, 43 g).
Be to, pelių kūno svoris buvo registruojamas kas tris dienas, siekiant ištirti tamsų RuDA-NP arba RuDA toksiškumą in vivo.Kaip parodyta 8D paveiksle, reikšmingų kūno svorio skirtumų nepastebėta visose gydymo grupėse. Be to, buvo atliktas pagrindinių organų (širdies, kepenų, blužnies, plaučių ir inkstų) dažymas hematoksilinu ir eozinu (H&E) iš skirtingų gydymo grupių. Be to, buvo atliktas pagrindinių organų (širdies, kepenų, blužnies, plaučių ir inkstų) dažymas hematoksilinu ir eozinu (H&E) iš skirtingų gydymo grupių. Кроме того, было проведено окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) основных органов (serd. Be to, buvo atliktas pagrindinių organų (širdies, kepenų, blužnies, plaučių ir inkstų) dažymas hematoksilinu ir eozinu (H&E) iš skirtingų gydymo grupių.此外，对不同治疗组的主要器官（心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏、肺和肾脏）肺和肾脏）进衳组的主要器官 (JIS) Кроме того, проводили окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) основных органов (сердца, печени, селезенки, легких и почек) в различных группах лечения. Be to, skirtingose gydymo grupėse buvo atliktas pagrindinių organų (širdies, kepenų, blužnies, plaučių ir inkstų) dažymas hematoksilinu ir eozinu (H&E).Kaip parodyta pav.8E, penkių pagrindinių RuDA-NP ir RuDA grupių organų H&E dažymo vaizdai neturi akivaizdžių anomalijų ar organų pažeidimų. 8E, penkių pagrindinių RuDA-NP ir RuDA grupių organų H&E dažymo vaizdai neturi akivaizdžių anomalijų ar organų pažeidimų.Kaip parodyta pav.8E, изображения окрашивания H&E пяти основных органов из групп RuDA-NPs ir RuDA не демонстрируют явных ановныри явных аномала 8E, H&E dažymo penkių pagrindinių organų iš RuDA-NP ir RuDA grupių vaizdai nerodo jokių akivaizdžių organų anomalijų ar pažeidimų.如图8E 所示，来自RuDA-NPs 和RuDA 组的五个主要器官的H&E 染色图像没有显玤如图8E 所示，来自RuDA-NPs 和RuDA 组的五个主要器官的H&E Как показано на рисунке 8E, изображения окрашивания изображения окрашивания H&E пяти основных органов из групп RuDA-ворноволенАЛАНАЯ показна Kaip parodyta 8E paveiksle, H&E dažymo penkių pagrindinių organų iš RuDA-NP ir RuDA grupių vaizdai neparodė jokių akivaizdžių anomalijų ar organų pažeidimų.Šie rezultatai parodė, kad nei RuDA-NP, nei RuDA neparodė toksiškumo požymių in vivo. Be to, H&E dažymo navikų vaizdai parodė, kad tiek RuDA + Laser, tiek RuDA-NPs + Laser grupės gali sukelti sunkų vėžio ląstelių sunaikinimą, parodydamos puikų RuDA ir RuDA-NP fototerapinį veiksmingumą in vivo. Be to, H&E dažymo navikų vaizdai parodė, kad tiek RuDA + Laser, tiek RuDA-NPs + Laser grupės gali sukelti sunkų vėžio ląstelių sunaikinimą, parodydamos puikų RuDA ir RuDA-NP fototerapinį veiksmingumą in vivo.Be to, hematoksilinu eozinu dažyti naviko vaizdai parodė, kad tiek RuDA+Laser, tiek RuDA-NPs+Laser grupės gali sukelti sunkų vėžio ląstelių sunaikinimą, parodydamos puikų RuDA ir RuDA-NP fototerapinį efektyvumą in vivo.此外，肿瘤的H&E 染色图像显示，RuDA + Laser 和RuDA-NPs + Laser 组均可导致严重的癌细胞破坏，证明了RuDA 和RuDA-NPs 的优异的体内光疗功效。此外 ， 肿瘤 的 & e 染色 显示 ， Ruda + Laser 和 Ruda-nps + lazeris 组均 导致 的 癌 破坏 ， 证明 了 Ruda 和 Ruda-nps 的 的 体内 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。...Be to, hematoksilinu ir eozinu dažyti naviko vaizdai parodė, kad tiek RuDA+Laser, tiek RuDA-NPs+Laser grupės lėmė sunkų vėžio ląstelių sunaikinimą, o tai rodo puikų RuDA ir RuDA-NP fototerapinį efektyvumą in vivo.
Apibendrinant galima pasakyti, kad Ru (II)-areno (RuDA) organometalinis kompleksas su DA tipo ligandais buvo sukurtas siekiant palengvinti ISC procesą naudojant agregavimo metodą.Susintetinta RuDA gali savaime susikomplektuoti nekovalentine sąveika, sudarydama iš RuDA gautas supramolekulines sistemas, taip palengvindama 1O2 susidarymą ir veiksmingą fototerminę konversiją šviesos sukeltam vėžio gydymui.Pastebėtina, kad monomerinė RuDA nesukūrė 1O2 lazeriu apšvitinant 808 nm, bet galėjo generuoti didelį kiekį 1O2 agreguotoje būsenoje, parodydama mūsų dizaino racionalumą ir efektyvumą.Vėlesni tyrimai parodė, kad supramolekulinis mazgas suteikia RuDA patobulintomis fotofizinėmis ir fotocheminėmis savybėmis, tokiomis kaip raudonojo poslinkio absorbcija ir atsparumas fotobalinimui, kurios yra labai pageidautinos PDT ir PTT apdorojimui.Tiek in vitro, tiek in vivo eksperimentai parodė, kad RuDA NP, pasižymintys geru biologiniu suderinamumu ir gerai besikaupiantys navikuose, pasižymi puikiu šviesos sukeltu priešvėžiniu aktyvumu, kai lazeriu švitinamas 808 nm bangos ilgis.Taigi, RuDA NP, kaip veiksmingi bimodaliniai supramolekuliniai PDT / PTW reagentai, praturtins fotosensibilizatorių, suaktyvintų esant bangos ilgiams, viršijantiems 800 nm, rinkinį.Koncepcinis supramolekulinės sistemos dizainas suteikia veiksmingą būdą NIR aktyvuotiems fotosensibilizatoriams, turintiems puikų fotosensibilizuojantį poveikį.
Visos cheminės medžiagos ir tirpikliai buvo gauti iš komercinių tiekėjų ir naudojami be tolesnio valymo.RuCl3 buvo nupirktas iš Boren Precious Metals Co., Ltd. (Kunming, Kinija).[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-fenantrolino-5,6-dionas) ir 4,7-bis[4-(N,N-difenilamino)fenil]-5 ,6-diamino-2,1,3-benzotiadiazolas buvo susintetintas pagal ankstesnius tyrimus64,65.BMR spektrai buvo užfiksuoti Bruker Avance III-HD 600 MHz spektrometru Pietryčių universiteto analitinio tyrimo centre, naudojant d6-DMSO arba CDCl3 kaip tirpiklį.Cheminiai poslinkiai δ pateikiami ppm.tetrametilsilano atžvilgiu, o sąveikos konstantos J pateikiamos absoliučiomis vertėmis hercais.Didelės skiriamosios gebos masės spektrometrija (HRMS) buvo atlikta naudojant Agilent 6224 ESI/TOF MS prietaisą.C, H ir N elementų analizė atlikta Vario MICROCHNOS elementų analizatoriumi (Elementar).UV matomi spektrai buvo matuojami Shimadzu UV3600 spektrofotometru.Fluorescencijos spektrai buvo užfiksuoti Shimadzu RF-6000 spektrofluorimetru.EPR spektrai buvo įrašyti Bruker EMXmicro-6/1 prietaisu.Paruoštų mėginių morfologija ir struktūra tirta FEI Tecnai G20 (TEM) ir Bruker Icon (AFM) prietaisais, veikiančiais 200 kV įtampa.Dinaminė šviesos sklaida (DLS) buvo atlikta naudojant Nanobrook Omni analizatorių (Brookhaven).Fotoelektrocheminės savybės buvo išmatuotos elektrocheminiu įrenginiu (CHI-660, Kinija).Fotoakustiniai vaizdai buvo gauti naudojant FUJIFILM VisualSonics Vevo® LAZR sistemą.Konfokaliniai vaizdai buvo gauti naudojant Olympus FV3000 konfokalinį mikroskopą.FACS analizė buvo atlikta naudojant BD Calibur srauto citometrą.Didelio efektyvumo skysčių chromatografijos (HPLC) eksperimentai buvo atlikti su Waters Alliance e2695 sistema, naudojant 2489 UV/Vis detektorių.Gelio prasiskverbimo chromatografijos (GPC) testai buvo užfiksuoti Thermo ULTIMATE 3000 prietaisu, naudojant ERC RefratoMax520 lūžio rodiklio detektorių.
[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-fenantrolino-5,6-dionas)64 (481,0 mg, 1,0 mmol), 4,7-bis[4-(N, N-difenilamino)fenil]-5,6-diamino-2,1,3-benzotiadiazolas 65 (652,0 mg, 1,0 mmol) ir ledinė acto rūgštis (30 ml) maišomi šaldytuve 12 valandų.Tada tirpiklis buvo pašalintas vakuume, naudojant sukamąjį garintuvą.Gauta liekana išgryninta greitosios kolonėlės chromatografijos būdu (silikagelis, CH2Cl2:MeOH=20:1), kad gautų RuDA žalių miltelių pavidalu (išeiga: 877,5 mg, 80 %).išangė.Apskaičiuota pagal C64H48Cl2N8RuS: C 67,84, H 4,27, N 9,89.Rasta: C 67,92, H 4,26, N 9,82.1H BMR (600 MHz, d6-DMSO) 8 10,04 (s, 2H), 8,98 (s, 2H), 8,15 (s, 2H), 7,79 (s, 4H), 7,44 (s, 8H), 7,21 (d, 2H). J = 31,2 Hz, 16H), 6,47 (s, 2H), 6,24 (s, 2H), 2,69 (s, 1H), 2,25 (s, 3H), 0,99 (s, 6H).13c nmr (150 MHZ, D6-DMSO), δ (PPM) 158.03, 152.81, 149.31, 147.98, 147.16, 139.98, 136.21, 135.57, 134.68, 130.34, 130.02, 128.68, 128.01, 125.51, 124.45, 120.81, 103.49, 103.49 , 103. , 86,52, 84,75, 63,29, 30,90, 22,29, 18,83.ESI-MS: m/z [M-Cl]+ = 1097,25.
4,7-bis[4-(N,N-dietilamino)fenil-5,6-diamino-2,1,3-benzotiadiazolo (L2) sintezė: L2 buvo sintetinamas dviem etapais.Pd(PPh3)4 (46 mg, 0,040 mmol) buvo pridėta prie N,N-dietil-4-(tributilstannil)anilino (1,05 g, 2,4 mmol) ir 4,7-dibromo-5,6-dinitro tirpalo - 2, 1,3-benzotiadiazolo (0,38 g, 1,0 mmol) sausame toluene (100 ml).Mišinys maišomas 100 °C temperatūroje 24 valandas.Pašalinus tolueną vakuume, gauta kieta medžiaga plaunama petrolio eteriu.Tada šio junginio (234,0 mg, 0,45 mmol) ir geležies miltelių (0,30 g, 5,4 mmol) mišinys acto rūgštyje (20 ml) maišomas 80 °C temperatūroje 4 valandas.Reakcijos mišinys supilamas į vandenį ir susidariusi ruda kieta medžiaga surenkama filtruojant.Produktas buvo du kartus išgrynintas vakuuminiu sublimavimu ir gaunama žalia kieta medžiaga (126,2 mg, 57 % išeiga).išangė.Apskaičiuota pagal C26H32N6S: C 67,79, H 7,00, N 18,24.Rasta: C 67,84, H 6,95, H 18,16.1H BMR (600 MHz, CDC13), 8 (ppm) 7,42 (d, 4H), 6,84 (d, 4H), 4,09 (s, 4H), 3,42 (d, 8H), 1,22 (s, 12H).13C BMR (150 MHz, CDCl3), 8 (ppm) 151,77, 147,39, 138,07, 131,20, 121,09, 113,84, 111,90, 44,34, 12,77.ESI-MS: m/z [M+H]+ = 461,24.
Junginiai buvo paruošti ir išgryninti pagal procedūras, panašias į RuDA.išangė.Apskaičiuota pagal C48H48Cl2N8RuS: C 61,27, H 5,14, N 11,91.Rasta: C, 61,32, H, 5,12, N, 11,81, 1H BMR (600 MHz, d6-DMSO), 8 (ppm) 10,19 (s, 2H), 9,28 (s, 2H), 8,09 (s, 2H), 7,95 (s, 4H), 6,93 (s, 4H), 6,48 (d, 2H), 6,34 (s, 2H), 3,54 (t, 8H), 2,80 (m, 1H), 2,33 (s, 3H), 1,31 (t, 12H), 1,07 (s, 6H).13C NMR (151 MHz, CDCL3), δ (ppm) 158,20, 153,36, 148,82, 148,14, 138,59, 136,79, 135,75, 134,71, 130,44, 128,87, 128,35, 121,70, 111,84, 110,44, 105,87., 38.06, 31.22, 29.69, 22.29, 19.19, 14.98, 12.93 val.ESI-MS: m/z [M-Cl]+ = 905,24.
RuDA buvo ištirpinta MeOH/H2O (5/95, v/v), esant 10 μM koncentracijai.RuDA sugerties spektras buvo matuojamas kas 5 minutes Shimadzu UV-3600 spektrofotometru, švitinant lazerio šviesa, kurios bangos ilgis 808 nm (0,5 W/cm2).ICG spektrai buvo registruojami tokiomis pačiomis sąlygomis kaip ir standartinis.
EPR spektrai buvo įrašyti Bruker EMXmicro-6/1 spektrometru, kurio mikrobangų galia 20 mW, skenavimo diapazonas 100 G ir lauko moduliacija 1 G. 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidonas (TEMP) ir 5,5-dimetil-1-pirolino N-oksidas (DMPO) buvo naudojami kaip sukimosi spąstai.Elektronų sukimosi rezonanso spektrai buvo užfiksuoti mišriems RuDA (50 µM) ir TEMF (20 mM) arba DMPO (20 mM) tirpalams veikiant lazerio spinduliuotei, kurios bangos ilgis 808 nm (0,5 W/cm2).
DFT ir TD-DFT skaičiavimai RuDA buvo atlikti esant PBE1PBE/6–31 G*//LanL2DZ lygiui vandeniniame tirpale, naudojant Gauso programą 1666,67,68.Mažos energijos singleto sužadintos būsenos RuDA HOMO-LUMO, skylių ir elektronų pasiskirstymai buvo nubraižyti naudojant GaussView programą (5.0 versija).
Pirmiausia bandėme išmatuoti 1O2 RuDA generavimo efektyvumą naudodami įprastą UV matomą spektroskopiją su ICG (ΦΔ = 0, 002) kaip standartą, tačiau ICG fotodegradacija stipriai paveikė rezultatus.Taigi, 1O2 RuDA kvantinė išeiga buvo išmatuota nustatant ABDA fluorescencijos intensyvumo pokytį ties maždaug 428 nm, kai jis buvo apšvitintas 808 nm (0,5 W/cm2) bangos ilgio lazeriu.Eksperimentai buvo atlikti su RuDA ir RuDA NP (20 μM) vandenyje/DMF (98/2, v/v), turinčioje ABDA (50 μM).Kvantinė 1O2 išeiga buvo apskaičiuota pagal šią formulę: ΦΔ (PS) = ΦΔ (ICG) × (rFS/APS)/(rICG/AICG).rPS ir rICG yra ABDA reakcijos su 1O2 greitis, gautas atitinkamai iš fotosensibilizatoriaus ir ICG.APS ir AICG yra atitinkamai fotosensibilizatoriaus ir ICG absorbcija esant 808 nm.
AFM matavimai buvo atlikti skystomis sąlygomis naudojant nuskaitymo režimą Bruker Dimension Icon AFM sistemoje.Naudojant atvirą struktūrą su skystomis ląstelėmis, ląstelės du kartus plaunamos etanoliu ir išdžiovinamos azoto srove.Išdžiovintas ląsteles įkiškite į optinę mikroskopo galvutę.Nedelsdami įlašinkite lašą mėginio į skysčio telkinį ir uždėkite ant konsolės, naudodami sterilų vienkartinį plastikinį švirkštą ir sterilią adatą.Kitas lašas dedamas tiesiai ant mėginio, o nuleidus optinę galvutę, du lašai susilieja, tarp mėginio ir skysčio rezervuaro susidaro meniskas.AFM matavimai atlikti naudojant SCANASYST-FLUID V formos nitrido konsolę (Bruker, kietumas k = 0,7 N m-1, f0 = 120-180 kHz).
HPLC chromatogramos buvo gautos Waters e2695 sistemoje su Phoenix C18 kolonėle (250 × 4,6 mm, 5 µm), naudojant 2489 UV/Vis detektorių.Detektoriaus bangos ilgis yra 650 nm.Judančios fazės A ir B buvo atitinkamai vanduo ir metanolis, o judriosios fazės srauto greitis buvo 1,0 ml·min-1.Gradientas (tirpiklis B) buvo toks: 100% nuo 0 iki 4 minučių, 100% iki 50% nuo 5 iki 30 minučių ir iš naujo nustatytas į 100% nuo 31 iki 40 minučių.Rūda buvo ištirpinta mišriame metanolio ir vandens tirpale (50/50, tūrio), esant 50 μM koncentracijai.Įpurškimo tūris buvo 20 μl.
GPC tyrimai buvo užfiksuoti naudojant Thermo ULTIMATE 3000 prietaisą su dviem PL aquagel-OH MIXED-H kolonėlėmis (2 × 300 × 7,5 mm, 8 µm) ir ERC RefratoMax520 lūžio rodiklio detektoriumi.GPC kolonėlė buvo eliuuojama vandeniu 1 ml/min srauto greičiu 30 °C temperatūroje.Rūdos NP buvo ištirpinti PBS tirpale (pH = 7,4, 50 μM), įpurškimo tūris buvo 20 μL.
Fotosrovės buvo išmatuotos elektrocheminiu įrenginiu (CHI-660B, Kinija).Optoelektroniniai atsakai įjungiant ir išjungiant lazerį (808 nm, 0,5 W/cm2) buvo išmatuoti atitinkamai esant 0,5 V įtampai juodojoje dėžėje.Standartinis trijų elektrodų elementas buvo naudojamas su L formos stikliniu anglies elektrodu (GCE) kaip darbiniu elektrodu, standartiniu kalomelio elektrodu (SCE) kaip etaloniniu elektrodu ir platininiu disku kaip priešiniu elektrodu.Kaip elektrolitas buvo naudojamas 0,1 M Na2SO4 tirpalas.
Žmogaus krūties vėžio ląstelių linija MDA-MB-231 buvo įsigyta iš KeyGEN Biotec Co., LTD (Nankinas, Kinija, katalogo numeris: KG033).Ląstelės buvo auginamos viename sluoksnyje Dulbecco modifikuotoje erelio terpėje (DMEM, didelė gliukozės koncentracija), papildyta 10% galvijų vaisiaus serumo (FBS), penicilino (100 μg/ml) ir streptomicino (100 μg/ml) tirpalu.Visos ląstelės buvo auginamos 37 ° C temperatūroje drėgnoje atmosferoje, kurioje yra 5% CO2.
MTT tyrimas buvo naudojamas RuDA ir RuDA-NP citotoksiškumui nustatyti, kai yra šviesos švitinimas ir jo nėra, su Vc (0, 5 mM) arba be jo.MDA-MB-231 vėžio ląstelės buvo auginamos 96 šulinėlių plokštelėse, kurių ląstelių tankis buvo maždaug 1 x 105 ląstelės/ml/šulinėlyje, ir inkubuojamos 12 valandų 37,0 °C temperatūroje 5 % CO2 ir 95 % oro atmosferoje.Į ląsteles buvo pridėta vandenyje ištirpusių RuDA ir RuDA NP.Po 12 valandų inkubacijos ląstelės buvo veikiamos 0,5 W cm-2 lazerio spinduliuote 808 nm bangos ilgiu 10 minučių (300 J cm-2), o po to 24 valandas inkubuojamos tamsoje.Tada ląstelės buvo inkubuojamos su MTT (5 mg / ml) dar 5 valandas.Galiausiai pakeiskite terpę į DMSO (200 µl), kad ištirptų susidarę purpuriniai formazano kristalai.OD vertės buvo išmatuotos naudojant mikroplokštelių skaitytuvą, kurio bangos ilgis yra 570/630 nm.Kiekvieno mėginio IC50 vertė buvo apskaičiuota naudojant SPSS programinę įrangą iš dozės ir atsako kreivių, gautų iš mažiausiai trijų nepriklausomų eksperimentų.
MDA-MB-231 ląstelės buvo apdorotos RuDA ir RuDA-NP, kurių koncentracija buvo 50 μM.Po 12 valandų inkubacijos ląstelės buvo apšvitintos 808 nm bangos ilgio ir 0,5 W/cm2 galios lazeriu 10 min (300 J/cm2).Vitamino C (Vc) grupėje ląstelės prieš švitinimą lazeriu buvo apdorotos 0, 5 mM Vc.Tada ląstelės buvo inkubuojamos tamsoje dar 24 valandas, tada 30 minučių dažomos kalceinu AM ir propidžio jodidu (20 μg / ml, 5 μl), tada plaunamos PBS (10 μl, pH 7, 4).nudažytų ląstelių vaizdai.
Paskelbimo laikas: 2022-09-23
