新医大努尔尼沙·阿力甫课题组ACS Appl. Nano Mater.：近红外光激发的高生物相容性金纳米棒辅助宫颈癌高效光热治疗

点击蓝字关注我们

光热治疗（PTT）是消融癌细胞并且保留正常组织的有效措施之一。如何提高癌症的光热治疗效率是目前肿瘤研究领域热点课题。近红外光（NIR, 700-1700 nm）比可见光更能够穿透深层的组织，有利于提高光热转换效率。金纳米棒（Au NRs），具有良好的稳定性和光热转换效率以及低毒性，是理想光热剂之一。 近日，新疆医科大学医学工程技术学院生物医学工程研究所努尔尼沙·阿力甫博士课题组在《ACS Applied Nano Materials》期刊上发表了题为“NIR-Excitable PEG-Modified Au Nanorods for Photothermal Therapy of Cervical Cancer”的文章（DOI：10.1021/acsanm.1c02594）。新疆医科大学医学工程技术学院讲师张琳雪与第一附属医院硕士研究生陈霜为论文第一作者，此研究得到国家自然科学基金，自治区自然科学基金等资助支持。
课题组设计并制备了吸收在NIR波段的Au NRs（吸收峰位于850 nm）。为进一步提高Au NRs的生物兼容性和降低毒性，同时维持良好的光热特性，课题组将Au NRs用双亲性聚合物聚乙二醇（PEG）进行生物化学修饰形成Au NRs纳米颗粒，并将Au NRs纳米颗粒的吸收峰红移至近红外更长波段（峰值为910 nm）。
Au NRs纳米颗粒，表现出良好的光学特性和光热性质。相比于被修饰之前的Au NRs，Au NRs纳米颗粒表现出更好的生物相容性（细胞存活率＞90%）、能够更有效的被细胞摄取，同时还具备了良好的化学稳定性。除此之外，Au NRs纳米颗粒表现出更显著的光热治疗特性，在体外最大热转换效率达到36.83%，在体内宫颈肿瘤的光热效应产生最高温度可达58.8°C。鉴于Au NRs纳米颗粒优异的光热特性与生物兼容性，将其应用于宫颈癌细胞的光热治疗，疗效显著。Au NRs纳米颗粒在宫颈癌光热治疗方面具有重要的应用潜力。
 
图1 （a）Au NRs纳米颗粒的制备过程；（b）、（c）和（d）Au NRs不同放大倍数的透射电子束显微成像（TEM）图；（e）和（f）Au NRs纳米颗粒的TEM图；（g）Au NRs和Au NRs纳米颗粒的吸收光谱。 
图2 （a）PBS和Au NRs纳米颗粒注射的小鼠宫颈肿瘤在近红外光照射下红外热成像图以及（b）其肿瘤部位温度变化情况。
  
图3 （a）Au NRs纳米颗粒水中分散液(800 μg/mL)在近红外激光照射(793 nm, 1 W/cm²)冷热循环温度变化情况；(b) Au NRs纳米颗粒的线性时间数据和-Lnθ值；(c) Au NRs纳米颗粒在加热和冷却条件下的光热温度曲线；(d) Au NRs在近红外激光(793 nm)照射前(左)和后(右)的图像；（e）不同PH值下吸收峰(OD)的变化；（f）不同浓度Au NRs和Au NRs纳米颗粒对HeLa细胞存活率分析。
 
图4 同一浓度（25 μg/mL）的样品在不同条件下(DMEM、Laser、Au NRs、Au NRs纳米颗粒、Au NRs、Laser、Au NRs纳米颗粒和Laser) 孵育HeLa细胞进行光热治疗的共聚焦激光扫描显微成像图及其对应的荧光强度(标尺为500 μm)。

原文链接

http://doi.org/10.1021/acsanm.1c02594

相关进展

化学与材料科学原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

扫二维码｜关注我们

微信号 : Chem-MSE

诚邀投稿

欢迎专家学者提供化学化工、材料科学与工程产学研方面的稿件至[e-mail]，并请注明详细联系信息。化学与材料科学®会及时选用推送。