中科院化學所&中國農大Angew. Chem. Int. Ed.：與血紅蛋白共價結合的共軛聚合物納米顆粒用于自發光、自供氧的光動力治療

kv1004 4年前 (2019-06-19) 4679瀏覽

【引言】

光動力療法被視為治療包括癌癥在內的眾多疾病的新穎的臨床方法，由于其無創性和空間選擇性高而吸引了大量研究者的興趣。光敏劑、光源和分子氧是光動力療法的三種主要組分。光敏劑在光的照射下被激活到激發單重態，激發單重態通過系間竄越被激活到激發三重態。接著，光敏劑將能量傳遞給分子氧的三重態，生成能殺死癌細胞的自由基和/或者活性氧。盡管光動力療法在癌癥治療上頗具前景，但它在臨床的應用上依然具有局限性。例如，由于光的穿透深度和傳輸效率有限，光動力療法對外部光源的需求阻礙了其在深層組織治療的應用，以及由于實體腫瘤的微環境通常含氧量低，分子氧限制了光動力療法對實體腫瘤的療效。從這個角度來看，開發新型的光動力療法體系來同時防止這兩個問題是非常有意義的。

【成果簡介】

中國科學院化學研究所的王樹研究員、劉禮兵研究員以及中國農業大學的任雪芹教授（共同通訊作者）報道了基于血紅蛋白（Hb）共價結合的共軛聚合物納米顆粒，并用于高效的光動力療法的體系，這種體系能同時自發光和自供氧。在這種體系中，Hb作為催化劑，同時提供氧氣。共軛聚合物MEH-PPV納米顆粒能通過化學發光共振能量轉移吸收魯米諾的化學發光，然后敏化血紅蛋白提供的氧氣來產生能殺死癌細胞的活性氧。而且，這種體系能通過前藥策略用于抗癌藥物的可控釋放來同時進行化療。這種體系不需要穿透深度有限的外部光源，以及避免了分子氧在含氧量低的環境的不足。相關成果以“Hemoglobin‐Linked Conjugated Polymer Nanoparticles for Self‐Luminescing and Oxygen Self‐Supplying Phototherapy”為題于近日發表在國際著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。

【圖文導讀】

Scheme 1.

a)Hb-NPs@liposome的制備示意圖

b)用于光動力療法的自發光和自供氧的體系的示意圖

Figure 1. ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?a)MEH-PPV的標準化吸收光譜和魯米諾的發光光譜

b)MEH-PPV納米顆粒的尺寸分布; 插圖是MEH-PPV納米顆粒的代表性的TEM圖

c) 、d)納米顆粒和Hb共價結合前后的流體力學直徑（圖c）和 ZETA電位（圖d）

e)Hb-NPs@liposome的尺寸分布; 插圖是 Hb-NPs@liposome的代表性的TEM圖
f)oxy-Hb-NPs@liposome和 oxy-Hb-NPs的氧解離曲線

Figure 2.

a)魯米諾在分別同時存在Hb、Hb和納米顆粒的混合物以及Hb-NPs的條件下的發光光譜；插圖是 MEH-PPV納米顆粒的熒光強度圖的放大圖

b)活性氧產率的評價

c)活性氧產率的評價

Figure 3.

a)Hb-NPs@liposome治療6h和12h后的海拉細胞的共聚焦熒光圖

b)Hb-NPs@liposome潛伏12h后的海拉細胞的共聚焦熒光圖? ? ?

c)海拉細胞存活率

Figure 4.

a)前藥的釋放機理

b)前藥（黑線）、加了S(luminol, H2O2)后的前藥（藍線）、加了S(luminol, H2O2)/oxy-Hb-NPs后的前藥（紅線）、氮芥（綠線）的1H NMR圖

c)HCT-8細胞的存活率

【總結】? ?

研究團隊成功地基于能自發光和自供氧、與血紅蛋白共價結合的共軛聚合物納米顆粒構建了用于高效的光動力療法的新體系。血紅蛋白是這個體系的催化劑，同時供應分子氧。通過將血紅蛋白與共軛聚合物納米顆粒共價結合，這個體系產生了更多的活性氧，提高對癌細胞的殺傷效果。該體系通過將化學發光和自供氧相結合來用于高效的光動力療法。而且，該體系能通過前藥策略用于抗癌藥物的可控釋放來同時進行化療。另外，該體系不需要穿透深度有限的外部光源，以及避免了分子氧在含氧量低的環境的不足。這項工作為智能的、多功能的納米平臺用于高效的光療法提供了新策略。

文獻鏈接：Hemoglobin‐Linked Conjugated Polymer Nanoparticles for Self‐Luminescing and Oxygen Self‐Supplying Phototherapy（Angew. Chem. Int. Ed.，2019，DOI：10.1002/anie.201905884）? ?

本文由kv1004供稿? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

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