武汉大学张先正团队《ACS Cent. Sci.》：NIR响应纳米反应器协同实现对肿瘤的光热治疗和一氧化碳介导抗炎治疗

来源：生物材料与工程

    光热疗法（PTT）是一种有效的肿瘤治疗方法，具有高选择性的优点。然而，PTT引起的炎症反应可能会产生一些副作用，例如：肿瘤复发和治疗抗性。在这里，武汉大学张先正教授课题组构建了一种近红外（NIR）光响应纳米反应器（P@DW/BC），同时实现对肿瘤的光热治疗和一氧化碳介导的抗炎治疗。首先，通过三价铁离子介导的配位作用，在有缺陷的氧化钨（WO3）纳米片（DW NSs）上引入碳酸氢盐（BC）。其次，采用聚乙二醇（PEG）对其进行表面改性，以得到PEG@DW/BC或P@DW/BC纳米片。在808 nm激光照射下，P@DW/BC中的DW不仅可以作为光热试剂，还可以作为一种光催化剂，将二氧化碳（CO2）转化为CO。值得注意的是，光热产生的热量可以触发BC的分解并在NSs附近产生CO2，进而增加CO的产生。基于优异的光热效果和CO的产生，P@DW/BC可实现对肿瘤的高效光热治疗的同时，可以有效地抑制PTT产生的炎症。

图1. P@DW/BC NSs用于肿瘤光热治疗和抗炎的示意图。（A）P@DW/BC NSs的制备过程。（B）P@DW/BC NSs经尾静脉注射后通过EPR效应在肿瘤部位蓄积。（C）P@DW/BC NSs用于光热治疗。（D）热触发BC分解，产生CO2。（E）P@DW/BC NSs介导的光催化用于还原CO2并产生CO。（F）产生的CO消除PTT引起的炎症。

图2. （A）DW NSs的SEM和TEM图。（B）P@DW/BC NSs的SEM和TEM图。（C）P@DW/BC的HRTEM图及HAFF图。（D）水力学直径。（E）Zeta电势。（F）P@DW/BC的PXRD结果。（G）P@DW/BC NSs分散在不同溶液中的照片。（H）UV-vis-NIR吸收光谱。（I）P@DW/BC经808 nm激光照射后的热成像图。（J）不同浓度的P@DW/BC溶液经光照后的升温曲线。（K）P@DW/BC经不同强度的激光照射后的升温曲线。

图3. （A）Ca(OH)2检测CO2和BTB检测pH变化的示意图。（B）CaCO3形成的示意图和样品经离心后的图片。（C）BTB溶液随pH变化的颜色变化及加入BTB溶液后上清的图片。（D）P@DW/BC和P@DW溶液在光照过程中pH值变化。（E）不同浓度的P@DW/BC和P@DW溶液经光照4 min后的pH值。（F）CO探针用于CO荧光检测的示意图。含CO探针和PdCl2的（G）P@DW/BC和（H）P@DW溶液经808 nm激光照射后的荧光光谱变化。（I）经P@DW/BC或P@DW溶液处理后的CT26细胞经光照处理后CO的荧光图片。（J）细胞内荧光强度的变化。

图4. 不同浓度的P@DW NSs处理后的CT26细胞（A）在黑暗条件下及（B）光照条件下的细胞存活率。（C）经不同处理的CT26细胞的活死染色图片。（D）P@WS2和P@DW/BC NSs介导的PTT示意图。（E）CT26细胞经不同处理后的存活率。RAW264.7细胞经不同CT26细胞的培养液处理后的（F）TNF-α和（G）IL-6水平。（H）RAW264.7细胞经不同CT26细胞的培养液处理后表达的TNF-α和IL的免疫荧光图片。

图5. 经PBS和P@DW/BC处理的小鼠经光照处理后，（A）体内的光热图片及（B）肿瘤部位温度升高曲线。（C）小鼠经不同处理后，肿瘤组织中的CO含量。小鼠经处理后24 h，血清中（D）TNF-α和（E）IL-6的相对表达量。小鼠经处理后24 h，肿瘤组织中（F）TNF-α、（G）IL-6、（H）VEGF和（I）COX-2免疫荧光图。（J）相对肿瘤体积增长曲线。（K）小鼠经不同处理后的生存曲线。肿瘤组织的（L）H&E染色图及（M）Ki67免疫荧光染色图。

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.9b01342

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