Täname, et külastasite veebisaiti Nature.com.Teie kasutataval brauseri versioonil on piiratud CSS-i tugi.Parima kasutuskogemuse saavutamiseks soovitame kasutada värskendatud brauserit (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiim).Seni renderdame saidi jätkuva toe tagamiseks ilma stiilide ja JavaScriptita.
Tõhusad fotosensibilisaatorid on eriti olulised fototeraapia laialdaseks kliiniliseks kasutamiseks.Tavalised fotosensibilisaatorid kannatavad aga üldiselt lühikese lainepikkuse neeldumise, ebapiisava fotostabiilsuse, reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) madala kvantsaagise ja ROS-i agregatsioonist põhjustatud summutamise tõttu.Siin kirjeldame lähi-infrapuna (NIR) supramolekulaarset fotosensibilisaatorit (RuDA), mida vahendab Ru (II)-areeni metallorgaaniliste komplekside iseseisev kokkupanek vesilahuses.RuDA suudab singletthapnikku (1O2) genereerida ainult agregeeritud olekus ja sellel on ilmne agregatsioonist põhjustatud 1O2 genereerimise käitumine, mis on tingitud singlett-tripleti süsteemi vahelise üleminekuprotsessi olulisest suurenemisest.808 nm laservalguse toimel on RuDA 1O2 kvantsaagis 16,4% (FDA poolt heaks kiidetud indotsüaniinroheline: ΦΔ = 0,2%) ja kõrge fototermilise muundamise efektiivsus 24,2% (kaubanduslikud kulla nanovardad) ja suurepärane fotostabiilsus.: 21,0%, kulla nanokestad: 13,0%).Lisaks võivad hea biosobivusega RuDA-NP-d eelistatavalt akumuleeruda kasvaja kohtades, põhjustades fotodünaamilise ravi ajal tuumori olulist regressiooni koos kasvaja mahu vähenemisega in vivo 95, 2%.See agregatsiooni suurendav fotodünaamiline teraapia pakub strateegiat soodsate fotofüüsikaliste ja fotokeemiliste omadustega fotosensibilisaatorite väljatöötamiseks.
Võrreldes tavapärase raviga on fotodünaamiline ravi (PDT) atraktiivne vähiravi tänu oma olulistele eelistele, nagu täpne aegruumiline kontroll, mitteinvasiivsus, tühine ravimiresistentsus ja kõrvaltoimete minimeerimine 1, 2, 3.Valguskiirguse korral saab kasutatavaid fotosensibilisaatoreid aktiveerida, et moodustada väga reaktiivseid hapniku liike (ROS), mis põhjustab apoptoosi/nekroosi või immuunvastuseid 4, 5 . Kuid enamikul tavapärastel valgustundlikkust suurendavatel ainetel, nagu kloorid, porfüriinid ja antrakinoonid, on suhteliselt lühikese lainepikkusega neeldumine (sagedus < 680 nm), mistõttu on bioloogiliste molekulide (nt hemoglobiini ja melaniini) intensiivse neeldumise tõttu valguse läbitungimine halb. nähtav piirkond6,7. Kuid enamikul tavapärastel valgustundlikkust suurendavatel ainetel, nagu kloorid, porfüriinid ja antrakinoonid, on suhteliselt lühikese lainepikkusega neeldumine (sagedus < 680 nm), mistõttu on bioloogiliste molekulide (nt hemoglobiini ja melaniini) intensiivse neeldumise tõttu valguse läbitungimine halb. nähtav piirkond6,7. 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. Kuid enamikul levinumad valgustundlikkust tekitavad ained, nagu kloorid, porfüriinid ja antrakinoonid, on suhteliselt lühikese lainepikkuse neeldumisega (< 680 nm), mille tulemuseks on halb valguse läbitungimine bioloogiliste molekulide (nt hemoglobiini ja melaniini) intensiivse neeldumise tõttu nähtavasse piirkonda6,7.然而 ， 大多数 的 ， ， 如 二 氢 卟酚 、 卟啉 和 ， ， ， 具有 相对 较 短 的 波长 吸收 吸收 （（（频率 频率 频率 <680 nm） ， ， 因此 生物 生物 分子 分子 分子 分子 （（（蛋白 蛋白 血红 的 强烈 强烈 ， ， ，导致光穿透性差.然而 ， 大多数 的 ， ， 二 氢 卟酚 、 蒽醌 ， ， ， 相对 较 的 的 波长 （（（（（频率 频率 <680 nm） 因此 由于 （（（（（血红））） ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，）））））））））） ，.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. Kuid enamikul traditsioonilistel valgustundlikkust tekitavatel ainetel, nagu kloorid, porfüriinid ja antrakinoonid, on biomolekulide, nagu hemoglobiini ja melaniini, tugeva neeldumise tõttu suhteliselt lühike lainepikkusega neeldumine (sagedus < 680 nm), mille tulemuseks on halb valguse läbitungimine.Nähtav ala 6.7.Seetõttu sobivad 700–900 nm "terapeutilises aknas" aktiveeritavad lähiinfrapuna (NIR) neelavad fotosensibilisaatorid hästi fototeraapiaks.Kuna lähiinfrapunavalgust neelavad bioloogilised kuded kõige vähem, võib see põhjustada sügavamat läbitungimist ja vähem fotokahjustusi8,9.
Kahjuks on olemasolevatel NIR-i neelavatel fotosensibilisaatoritel üldiselt halb fotostabiilsus, madal singletthapniku (1O2) genereerimisvõime ja agregatsioonist põhjustatud 1O2 kustutamine, mis piirab nende kliinilist kasutamist10, 11.Kuigi tavapäraste fotosensibilisaatorite fotofüüsikaliste ja fotokeemiliste omaduste parandamiseks on tehtud suuri jõupingutusi, on seni mitmed aruanded teatanud, et NIR-i neelavad fotosensibilisaatorid võivad kõiki neid probleeme lahendada.Lisaks on mitmed fotosensibilisaatorid näidanud lubadust 1O212, 13, 14 tõhusaks genereerimiseks, kui neid kiiritatakse valgusega üle 800 nm, kuna footoni energia väheneb kiiresti IR-lähedases piirkonnas.Trifenüülamiin (TFA) elektronidoonorina ja [1,2,5]tiadiasool-[3,4-i]dipürido[a,c]fenasiin (TDP) elektroni aktseptorrühmana Doonor-aktseptor (DA) tüüpi värvid värvainetest , mis neelavad lähiinfrapunakiirgust, mida on nende kitsa ribalaiuse tõttu põhjalikult uuritud lähi-infrapuna-biokujutise II ja fototermilise teraapia (PTT) jaoks.Seega saab DA-tüüpi värvaineid kasutada PDT jaoks peaaegu IR-ergastuse korral, kuigi neid on harva uuritud PDT fotosensibilisaatoritena.
On hästi teada, et fotosensibilisaatorite süsteemidevahelise ristumisvõime (ISC) kõrge efektiivsus soodustab 1O2 moodustumist.Ühine strateegia ISC protsessi edendamiseks on fotosensibilisaatorite spin-orbiidi sidestuse (SOC) tõhustamine raskete aatomite või spetsiaalsete orgaaniliste osade sisseviimisega.Sellel lähenemisviisil on siiski mõned puudused ja piirangud19,20.Hiljuti on supramolekulaarne isekomplekt pakkunud alt-üles intelligentset lähenemisviisi funktsionaalsete materjalide valmistamiseks molekulaarsel tasemel, 21, 22 millel on fototeraapias palju eeliseid: (1) ise kokkupandud fotosensibilisaatorid võivad moodustada lindi struktuure.Sarnaselt elektroonilistele struktuuridele, mille energiatasemed on tihedama jaotusega ehitusplokkide kattuvate orbiitide tõttu.Seetõttu paraneb energia sobivus madalama singleti ergastatud oleku (S1) ja naabertripleti ergastatud oleku (Tn) vahel, mis on kasulik ISC protsessi 23, 24 jaoks.(2) Supramolekulaarne koost vähendab mittekiirguslikku lõõgastust, mis põhineb intramolekulaarse liikumise piiramise mehhanismil (RIM), mis samuti soodustab ISC protsessi 25, 26 .(3) Supramolekulaarne sõlm võib kaitsta monomeeri sisemolekule oksüdatsiooni ja lagunemise eest, parandades seeläbi oluliselt fotosensibilisaatori fotostabiilsust.Arvestades ülaltoodud eeliseid, usume, et supramolekulaarsed fotosensibiliseerivad süsteemid võivad olla paljulubav alternatiiv PDT puuduste ületamiseks.
Ru (II)-põhised kompleksid on nende ainulaadsete ja atraktiivsete bioloogiliste omaduste tõttu paljutõotav meditsiiniline platvorm potentsiaalseteks rakendusteks haiguste diagnoosimisel ja ravil 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34.Lisaks pakuvad Ru (II)-põhiste komplekside ergastatud olekute rohkus ja häälestatavad fotofüüsikalised-keemilised omadused suuri eeliseid Ru (II)-põhiste fotosensibilisaatorite väljatöötamisel 35, 36, 37, 38, 39, 40.Märkimisväärne näide on ruteenium(II) polüpüridüülkompleks TLD-1433, mis on praegu II faasi kliinilistes uuringutes valgustundlikkust suurendava vahendina mittelihaseinvasiivse põievähi (NMIBC) ravis41.Lisaks kasutatakse ruteenium(II)areeni metallorgaanilisi komplekse laialdaselt vähiravi kemoterapeutiliste ainetena nende madala toksilisuse ja hõlpsa modifitseerimise tõttu42,43,44,45.Ru (II)-areeni metallorgaaniliste komplekside ioonsed omadused ei saa mitte ainult parandada DA kromofooride halba lahustuvust tavalistes lahustites, vaid ka parandada DA kromofooride kokkupanekut.Lisaks võib Ru (II)-areenide metallorgaaniliste komplekside pseudooktaeedriline poolkihtstruktuur steeriliselt takistada DA-tüüpi kromofooride H-agregatsiooni, hõlbustades seeläbi J-agregatsiooni moodustumist punase nihkega neeldumisribadega.Kuid Ru(II)-areeni komplekside omased puudused, nagu madal stabiilsus ja/või halb biosaadavus, võivad mõjutada areen-Ru(II) komplekside terapeutilist efektiivsust ja in vivo aktiivsust.Uuringud on aga näidanud, et neid puudusi saab ületada, kapseldades ruteeniumikompleksid bioloogiliselt ühilduvate polümeeridega füüsilise kapseldamise või kovalentse konjugeerimise teel.
Selles töös kirjeldame Ru (II)-areeni (RuDA) DA-konjugeeritud komplekse NIR-päästikuga DAD-kromofoori ja Ru (II)-areeni vahelise koordinatsioonisideme kaudu.Saadud kompleksid võivad mittekovalentsete interaktsioonide tõttu ise koguneda vees metallosupramolekulaarseteks vesiikuliteks.Eelkõige andis supramolekulaarne koost RuDA-le polümerisatsioonist põhjustatud süsteemidevahelise ristumisomadused, mis suurendas oluliselt ISC efektiivsust, mis oli PDT jaoks väga soodne (joonis 1A).Kasvaja kuhjumise ja in vivo biosobivuse suurendamiseks kasutati FDA poolt heaks kiidetud Pluronic F127 (PEO-PPO-PEO) RuDA47, 48, 49 kapseldamiseks, et luua RuDA-NP nanoosakesed (joonis 1B), mis toimisid ülitõhusa PDT / Dual- režiimi PTT puhverserver .Vähi fototeraapias (joonis 1C) kasutati RuDA-NP-d MDA-MB-231 kasvajatega karvutute hiirte raviks, et uurida PDT ja PTT efektiivsust in vivo.
RuDA fotofüüsikalise mehhanismi skemaatiline illustratsioon vähi fototeraapia monomeersetes ja agregeeritud vormides, B RuDA-NP-de ja C RuDA-NP-de süntees NIR-aktiveeritud PDT ja PTT jaoks.
RuDA, mis koosneb TPA ja TDP funktsionaalsusest, valmistati vastavalt täiendaval joonisel 1 (joonis 2A) näidatud protseduurile ning RuDA-d iseloomustati 1H ja 13C NMR spektrite, elektropihustusionisatsiooni massispektromeetria ja elementaaranalüüsiga (täiendavad joonised 2-4). ).Madalaima singleti ülemineku RuDA elektrontiheduse erinevuse kaart arvutati laengu ülekandeprotsessi uurimiseks ajast sõltuva tiheduse funktsionaalse teooria (TD-DFT) abil.Nagu on näidatud lisajoonisel 5, triivib elektronide tihedus pärast fotoergastust peamiselt trifenüülamiinist TDP aktseptori ühikuni, mille võib seostada tüüpilise molekulisisese laenguülekande (CT) üleminekuga.
Maagi keemiline struktuur B Maagi neeldumisspektrid DMF ja vee erineva vahekorra segudes.C RuDA (800 nm) ja ICG (779 nm) normaliseeritud neeldumisväärtused aja suhtes 808 nm laservalguse 0,5 W cm-2 juures.D ABDA fotodegradatsiooni näitab RuDA-indutseeritud 1O2 moodustumine erineva veesisaldusega DMF/H2O segudes laserkiirguse toimel lainepikkusega 808 nm ja võimsusega 0,5 W/cm2.
Abstraktne – UV-nähtava neeldumisspektroskoopia abil uuriti maagi isekoosnemisomadusi DMF-i ja vee segudes erinevates vahekordades.Nagu on näidatud joonisel fig.Nagu on näidatud joonisel fig 2B, on RuDA-l DMF-is neeldumisribad vahemikus 600 kuni 900 nm ja maksimaalne neeldumisriba 729 nm juures.Veekoguse suurendamine viis maagi neeldumismaksimumi järkjärgulise punase nihkeni 800 nm-ni, mis näitab maagi J-agregatsiooni kokkupandud süsteemis.RuDA fotoluminestsentsi spektrid erinevates lahustites on näidatud lisajoonisel 6. Näib, et RuDA-l on tüüpiline NIR-II luminestsents maksimaalse emissiooni lainepikkusega ca.1050 nm vastavalt CH2Cl2-s ja CH3OH-s.RuDA suur Stokesi nihe (umbes 300 nm) näitab olulist muutust ergastatud oleku geomeetrias ja madala energiatarbega ergastatud olekute teket.Maagi luminestsentsi kvantsaagis CH2Cl2-s ja CH3OH-s määrati vastavalt 3,3 ja 0,6%.Metanooli ja vee segus (5/95, v/v) täheldati aga emissiooni kerget punanihet ja kvantsaagise vähenemist (0,22%), mis võib olla tingitud Ore'i isekoostumisest. .
ORE isekoostumise visualiseerimiseks kasutasime vedela aatomjõu mikroskoopiat (AFM), et visualiseerida ORE morfoloogilisi muutusi metanoolilahuses pärast vee lisamist.Kui veesisaldus oli alla 80%, selget agregatsiooni ei täheldatud (täiendav joonis 7).Veesisalduse edasisel suurenemisel 90–95% -ni tekkisid aga väikesed nanoosakesed, mis viitasid Maagi iseeneslikule kogunemisele, lisaks ei mõjutanud laserkiirgus lainepikkusega 808 nm RuDA neeldumise intensiivsust vesilahuses. lahendus (joonis 2C ja täiendav joonis 8).Seevastu indotsüaniini rohelise (ICG kui kontroll) neeldumine langes kiiresti 779 nm juures, mis näitab RuDA suurepärast fotostabiilsust.Lisaks uuriti RuDA-NP-de stabiilsust PBS-is (pH = 5,4, 7,4 ja 9,0), 10% FBS-is ja DMEM-is (kõrge glükoosisisaldus) UV-nähtava absorptsioonspektroskoopia abil erinevatel ajahetkedel.Nagu on näidatud lisajoonisel 9, täheldati PBS-is pH 7, 4 / 9, 0, FBS-is ja DMEM-is väikeseid muutusi RuDA-NP neeldumisribades, mis näitab RuDA-NP suurepärast stabiilsust.Happelises keskkonnas (рН = 5,4) leiti aga maagi hüdrolüüs.Lisaks hindasime ka RuDA ja RuDA-NP stabiilsust kõrgsurvevedelikkromatograafia (HPLC) meetodite abil.Nagu on näidatud lisajoonisel 10, oli RuDA metanooli ja vee segus (50/50, v / v) stabiilne esimese tunni jooksul ning hüdrolüüsi täheldati 4 tunni pärast.RuDA NP-de puhul täheldati siiski ainult laia nõgus-kumerat piiki.Seetõttu kasutati RuDA NP-de stabiilsuse hindamiseks PBS-is (pH = 7,4) geelkromatograafiat (GPC).Nagu on näidatud lisajoonisel 11, ei muutunud NP RuDA piigi kõrgus, piigi laius ja piigi pindala pärast 8-tunnist inkubeerimist testitud tingimustes oluliselt, mis näitab NP RuDA suurepärast stabiilsust.Lisaks näitasid TEM-pildid, et RuDA-NP nanoosakeste morfoloogia jäi pärast 24 tundi lahjendatud PBS-puhvris (pH = 7,4, täiendav joonis 12) praktiliselt muutumatuks.
Kuna iseseisev kokkupanek võib anda Ore'ile erinevaid funktsionaalseid ja keemilisi omadusi, täheldasime metanooli-vee segudes 9,10-antratseendiüülbis(metüleen)dimaloonhappe (ABDA, indikaator 1O2) vabanemist.Erineva veesisaldusega maak50.Nagu on näidatud joonisel 2D ja täiendaval joonisel 13, ei täheldatud ABDA lagunemist, kui veesisaldus oli alla 20%.Kui niiskus tõusis 40% -ni, toimus ABDA lagunemine, mida tõendab ABDA fluorestsentsi intensiivsuse vähenemine.Samuti on täheldatud, et suurem veesisaldus põhjustab kiiremat lagunemist, mis viitab sellele, et RuDA iseseisev kokkupanek on vajalik ja kasulik ABDA lagunemise jaoks.See nähtus on väga erinev tänapäevastest ACQ (agregatsioonist põhjustatud kustutamise) kromofooridest.808 nm lainepikkusega laseriga kiiritamisel on 1O2 RuDA kvantsaagis 98% H2O/2% DMF segus 16,4%, mis on 82 korda kõrgem kui ICG puhul (ΦΔ = 0,2%)51, demonstreerides märkimisväärset 1O2 RuDA tootmise efektiivsust agregatsiooni olekus.
Elektronide spinnid, kasutades pöörlemislõksudena 2,2,6,6-tetrametüül-4-piperidinooni (TEMP) ja 5,5-dimetüül-1-pürroliin-N-oksiidi (DMPO). Saadud liikide tuvastamiseks kasutati resonantsspektroskoopiat (ESR). AFK.RuDA poolt.Nagu on näidatud lisajoonisel 14, on kinnitatud, et 1O2 tekib kiiritusaegadel 0–4 minutit.Peale selle, kui RuDA-d inkubeeriti kiiritamise all DMPO-ga, tuvastati tüüpiline neljarealine EPR-signaal DMPO-OH· aduktiga 1:2:2:1, mis näitab hüdroksüülradikaalide (OH·) moodustumist.Üldiselt näitavad ülaltoodud tulemused RuDA võimet stimuleerida ROS-i tootmist kahe tüüpi I / II fotosensibiliseerimisprotsessi kaudu.
RuDA elektrooniliste omaduste paremaks mõistmiseks monomeersetes ja agregeeritud vormides arvutati DFT-meetodi abil RuDA piiri molekulaarorbitaalid monomeerses ja dimeerses vormis.Nagu on näidatud joonisel fig.Nagu on näidatud joonisel 3A, on monomeerse RuDA kõrgeim hõivatud molekulaarorbitaal (HOMO) delokaliseerunud piki ligandi karkassi ja madalaim hõivamata molekulaarorbitaal (LUMO) on keskendunud TDP aktseptorüksusele.Vastupidi, dimeerses HOMO elektrontihedus on koondunud ühe RuDA molekuli ligandile, samas kui LUMO elektrontihedus on koondunud peamiselt teise RuDA molekuli aktseptoriüksusele, mis näitab, et RuDA on dimeeris.CT omadused.
A Maagi HOMO ja LUMO arvutatakse monomeerses ja dimeerses vormis.B Maagi üksikute ja kolmikute energiatasemed monomeerides ja dimeerides.C RuDA ja võimalike ISC kanalite hinnangulised tasemed monomeerse C ja dimeerse D kujul. Nooled näitavad võimalikke ISC kanaleid.
Elektronide ja aukude jaotust RuDA madala energiaga singlettide ergastatud olekutes monomeerses ja dimeerses vormis analüüsiti tarkvara Multiwfn 3.852.53 abil, mis arvutati TD-DFT meetodil.Nagu on märgitud lisasildil.Nagu on näidatud joonistel fig 1-2, on monomeersed RDA augud nendes üksikutes ergastatud olekutes enamasti delokaliseerunud piki ligandi karkassi, samas kui elektronid asuvad enamasti TDP rühmas, mis näitab CT molekulisiseseid omadusi.Lisaks on nende üksikute ergastatud olekute puhul aukude ja elektronide vahel enam-vähem kattumine, mis viitab sellele, et need üksikud ergastatud olekud annavad teatud panuse kohalikust ergastusest (LE).Dimeeride puhul täheldati molekulidevahelise CT analüüsi põhjal lisaks intramolekulaarsetele CT ja LE tunnustele teatud osa molekulidevahelisi CT tunnuseid vastavates olekutes, eriti S3, S4, S7 ja S8, millest peamised olid CT molekulidevahelised üleminekud. (täiendav tabel).3).
Eksperimentaalsete tulemuste paremaks mõistmiseks uurisime täiendavalt RuDA ergastatud olekute omadusi, et uurida monomeeride ja dimeeride erinevusi (täiendavad tabelid 4–5).Nagu on näidatud joonisel 3B, on dimeeri singleti ja tripleti ergastatud olekute energiatasemed palju tihedamad kui monomeeri omad, mis aitab vähendada energiavahet S1 ja Tn vahel. On teatatud, et ISC üleminekuid saab teostada väikese energiavahega (ΔES1-Tn < 0, 3 eV) S1 ja Tn54 vahel. On teatatud, et ISC üleminekuid saab teostada väikese energiavahega (ΔES1-Tn < 0, 3 eV) S1 ja Tn54 vahel. Сообщалось, что переходы ISC могут быть реализованы в пределах небольшой энергетической щели (Δ0,3-4. On teatatud, et ISC üleminekuid saab teostada väikese energiavahe (ΔES1-Tn <0, 3 eV) S1 ja Tn54 vahel.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. On teatatud, et ISC üleminekut saab realiseerida väikese energiavahega (ΔES1-Tn < 0, 3 eV) S1 ja Tn54 vahel.Lisaks peab nullist erineva SOC integraali saamiseks erinema ainult üks orbitaal, kas hõivatud või hõivamata.Seega on ergutusenergia ja orbitaalse ülemineku analüüsi põhjal näidatud kõik võimalikud ISC ülemineku kanalid joonistel fig.3C,D.Nimelt on monomeeris saadaval ainult üks ISC-kanal, samas kui dimeersel kujul on neli ISC-kanalit, mis võivad ISC-üleminekut tõhustada.Seetõttu on mõistlik eeldada, et mida rohkem RuDA molekule koondatakse, seda paremini juurdepääsetavad on ISC kanalid.Seetõttu võivad RuDA agregaadid moodustada kaheribalisi elektroonilisi struktuure üksik- ja kolmikolekus, vähendades energiavahet S1 ja saadaoleva Tn vahel, suurendades seeläbi ISC efektiivsust 1O2 genereerimise hõlbustamiseks.
Selle aluseks oleva mehhanismi edasiseks selgitamiseks sünteesisime areen-Ru(II) kompleksi (RuET) võrdlusühendi, asendades kaks etüülrühma kahe trifenüülamiinfenüülrühmaga RuDA-s (joonis 4A, täieliku iseloomustuse saamiseks vt ESI, 15. lisa). -21) RuET-l on doonorilt (dietüülamiin) aktseptorini (TDF) samad molekulisisesed CT omadused kui RuDA-l.Ootuspäraselt näitas RuET-i neeldumisspekter DMF-is madala energialaengu ülekanderiba tugeva neeldumisega lähiinfrapuna piirkonnas 600–1100 nm (joonis 4B).Lisaks täheldati RuET-i agregatsiooni ka veesisalduse suurenemisega, mis kajastus neeldumismaksimumi punanihkes, mida kinnitas veel vedel AFM-kujutis (täiendav joonis 22).Tulemused näitavad, et RuET, nagu RuDA, võib moodustada molekulisiseseid olekuid ja koonduda agregeeritud struktuurideks.
RuET keemiline struktuur.B RuET-i neeldumisspektrid DMF-i ja vee erinevates suhetes.Krundid C EIS Nyquist RuDA ja RuET jaoks.RuDA ja RuET fotovoolu reaktsioonid D laserkiirguse toimel lainepikkusega 808 nm.
ABDA fotodegradatsiooni RuET juuresolekul hinnati kiiritamisel laseriga lainepikkusega 808 nm.Üllataval kombel ei täheldatud erinevates veefraktsioonides ABDA lagunemist (täiendav joonis 23).Võimalik põhjus on see, et RuET ei saa tõhusalt moodustada ribadega elektroonilist struktuuri, kuna etüülahel ei soodusta tõhusat molekulidevahelist laenguülekannet.Seetõttu viidi RuDA ja RuET fotoelektrokeemiliste omaduste võrdlemiseks läbi elektrokeemilise impedantsi spektroskoopia (EIS) ja mööduva fotovoolu mõõtmised.Nyquisti graafiku (joonis 4C) järgi näitab RuDA palju väiksemat raadiust kui RuET, mis tähendab, et RuDA56-l on kiirem molekulidevaheline elektronide transport ja parem juhtivus.Lisaks on RuDA fotovoolutihedus palju suurem kui RuET-il (joonis 4D), mis kinnitab RuDA57 paremat laenguülekande efektiivsust.Seega mängib maagi trifenüülamiini fenüülrühm olulist rolli molekulidevahelise laengu ülekande tagamisel ja ribastatud elektroonilise struktuuri moodustamisel.
Kasvaja akumuleerumise ja in vivo biosobivuse suurendamiseks kapseldasime RuDA täiendavalt F127-ga.RuDA-NP-de keskmine hüdrodünaamiline läbimõõt määrati 123, 1 nm kitsa jaotusega (PDI = 0, 089), kasutades dünaamilise valguse hajumise (DLS) meetodit (joonis 5A), mis soodustas kasvaja akumuleerumist, suurendades läbilaskvust ja retentsiooni.EPR) mõju.TEM-pildid näitasid, et Ore NP-del on ühtlane sfääriline kuju keskmise läbimõõduga 86 nm.Eelkõige ilmnes RuDA-NP-de neeldumismaksimum lainepikkusel 800 nm (täiendav joonis 24), mis näitab, et RuDA-NP-d võivad säilitada isekoosnevate RuDA-de funktsioonid ja omadused.NP Ore arvutuslik ROS kvantsaagis on 15,9%, mis on võrreldav Ore'iga RuDA NP-de fototermilisi omadusi uuriti laserkiirguse toimel lainepikkusega 808 nm, kasutades infrapunakaamerat.Nagu on näidatud joonisel fig.Nagu on näidatud joonisel 5B, C, koges kontrollrühma (ainult PBS) temperatuur kerget tõusu, samas kui RuDA-NPs lahuse temperatuur tõusis kiiresti temperatuuri (ΔT) tõustes 15,5, 26,1 ja 43,0 °C-ni.Kõrged kontsentratsioonid olid vastavalt 25, 50 ja 100 µM, mis näitab RuDA NP-de tugevat fototermilist toimet.Lisaks viidi läbi kütte-/jahutustsükli mõõtmised, et hinnata RuDA-NP fototermilist stabiilsust ja võrrelda ICG-ga.Maagi NP-de temperatuur ei langenud pärast viit kütte-/jahutustsüklit (joonis 5D), mis näitab Ore NP-de suurepärast fototermilist stabiilsust.Seevastu ICG-l on madalam fototermiline stabiilsus, mis on näha fototermilise temperatuuri platoo näilisest kadumisest samadel tingimustel.Eelmise meetodi58 kohaselt arvutati RuDA-NP fototermilise muundamise efektiivsuseks (PCE) 24,2%, mis on kõrgem kui olemasolevad fototermilised materjalid, nagu kulla nanovardad (21,0%) ja kulla nanokestad (13,0%)59.Seega on NP Ore'il suurepärased fototermilised omadused, mis muudab need paljulubavateks PTT-aineteks.
RuDA NP-de DLS- ja TEM-piltide analüüs (sisend).B Erinevate kontsentratsioonidega RuDA NP-de soojuspildid, mis on kokku puutunud laserkiirgusega lainepikkusel 808 nm (0,5 W cm-2).C Maagi NP-de erinevate kontsentratsioonide fototermilise muundamise kõverad, mis on kvantitatiivsed andmed.B. D ORE NP ja ICG temperatuuri tõus 5 kuumutamis-jahutustsükli jooksul.
RuDA NP-de fototsütotoksilisust inimese MDA-MB-231 rinnavähirakkude suhtes hinnati in vitro.Nagu on näidatud joonisel fig.6A, B, RuDA-NP-del ja RuDA-l oli kiirituse puudumisel tühine tsütotoksilisus, mis tähendab RuDA-NP-de ja RuDA madalamat tumedat toksilisust.Kuid pärast kokkupuudet laserkiirgusega lainepikkusel 808 nm näitasid RuDA ja RuDA NP-d tugevat fototsütotoksilisust MDA-MB-231 vähirakkude suhtes, mille IC50 väärtused (pool maksimaalsest inhibeerivast kontsentratsioonist) olid vastavalt 5,4 ja 9,4 μM, mis näitab. et RuDA-NP-l ja RuDA-l on vähi fototeraapia potentsiaal.Lisaks uuriti täiendavalt RuDA-NP ja RuDA fototsütotoksilisust ROS-i püüdja C-vitamiini (Vc) juuresolekul, et selgitada ROS-i rolli valguse poolt indutseeritud tsütotoksilisuses.Ilmselt suurenes rakkude elujõulisus pärast Vc lisamist ning RuDA ja RuDA NP-de IC50 väärtused olid vastavalt 25,7 ja 40,0 μM, mis tõestab ROS-i olulist rolli RuDA ja RuDA NP-de fototsütotoksilisuses.RuDA-NP-de ja RuDA valguse poolt indutseeritud tsütotoksilisus MDA-MB-231 vähirakkudes elusate/surnud rakkude värvimisega, kasutades kaltseiini AM-i (elusrakkude roheline fluorestsents) ja propiidiumjodiidi (PI, surnud rakkude punane fluorestsents).rakkude poolt kinnitatud) fluorestseeruvate sondidena.Nagu on näidatud joonisel fig 6C, jäid RuDA-NP või RuDA-ga töödeldud rakud elujõuliseks ilma kiiritamiseta, mida tõendab intensiivne roheline fluorestsents.Vastupidi, laserkiirguse korral täheldati ainult punast fluorestsentsi, mis kinnitab RuDA või RuDA NP-de efektiivset fototsütotoksilisust.Tähelepanuväärne on, et Vc lisamisel ilmnes roheline fluorestsents, mis näitab RuDA ja RuDA NP-de fototsütotoksilisuse rikkumist.Need tulemused on kooskõlas in vitro fototsütotoksilisuse analüüsidega.
A RuDA- ja B RuDA-NP rakkude annusest sõltuv elujõulisus MDA-MB-231 rakkudes vastavalt Vc (0,5 mM) juuresolekul või puudumisel.Vearibad, keskmine ± standardhälve (n = 3). Paarimata kahepoolsed t-testid *p < 0,05, **p < 0,01 ja ***p < 0,001. Paarimata kahepoolsed t-testid *p < 0,05, **p < 0,01 ja ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 ja ***p <0,001. Paarimata kahepoolsed t-testid *p<0,05, **p<0,01 ja ***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 ja ***p <0,001. Paarimata kahepoolsed t-testid *p<0,05, **p<0,01 ja ***p<0,001.C Elus-/surnud rakkude värvimise analüüs, kasutades fluorestsentssondidena kaltseiini AM-i ja propiidiumjodiidi.Skaalariba: 30 µm.Kuvatakse iga rühma kolme bioloogilise korduse representatiivsed kujutised.D ROS-i tootmise konfokaalsed fluorestsentskujutised MDA-MB-231 rakkudes erinevates ravitingimustes.Roheline DCF fluorestsents näitab ROS-i olemasolu.Kiiritada laseriga lainepikkusega 808 nm võimsusega 0,5 W/cm2 10 minutit (300 J/cm2).Skaalariba: 30 µm.Kuvatakse iga rühma kolme bioloogilise korduse representatiivsed kujutised.E Voolutsütomeetria RuDA-NP-de (50 uM) või RuDA (50 uM) töötlemise analüüs 808 nm laseriga (0,5 W cm-2) või ilma Vc (0,5 mM) juuresolekul ja puudumisel 10 minuti jooksul.Kuvatakse iga rühma kolme bioloogilise korduse representatiivsed kujutised.RuDA-NP-dega (50 uM) töödeldud MDA-MB-231 rakkude F Nrf-2, HSP70 ja HO-1 808 nm laserkiirgusega või ilma (0,5 W cm-2, 10 min, 300 J cm-2), rakud ekspresseerivad 2).Kuvatakse iga rühma kahe bioloogilise korduse tüüpilised kujutised.
Intratsellulaarset ROS-i tootmist MDA-MB-231 rakkudes uuriti 2,7-diklorodihüdrofluorestseiindiatsetaadi (DCFH-DA) värvimismeetodi abil.Nagu on näidatud joonisel fig.Nagu on näidatud joonisel fig 6D, ilmnes RuDA-NP-de või RuDA-ga töödeldud rakkudel 808 nm laseriga kiiritamisel selge roheline fluorestsents, mis näitab, et RuDA-NP-del ja RuDA-l on tõhus võime genereerida ROS-i.Vastupidi, valguse puudumisel või Vc juuresolekul täheldati ainult rakkude nõrka fluorestsentssignaali, mis näitas ROS-i kerget moodustumist.Intratsellulaarsed ROS tasemed RuDA-NP rakkudes ja RuDA-ga töödeldud MDA-MB-231 rakkudes määrati täiendavalt voolutsütomeetria abil.Nagu on näidatud lisajoonisel 25, suurenes RuDA-NP-de ja RuDA poolt 808 nm laserkiirguse all genereeritud keskmine fluorestsentsi intensiivsus (MFI) võrreldes kontrollrühmaga märkimisväärselt vastavalt umbes 5, 1 ja 4, 8 korda, kinnitades nende suurepärast AFK moodustumist.mahutavus.Kuid intratsellulaarsed ROS-i tasemed RuDA-ga töödeldud RuDA-NP või MDA-MB-231 rakkudes olid võrreldavad ainult kontrollidega ilma laserkiirguseta või Vc juuresolekul, sarnaselt konfokaalse fluorestsentsanalüüsi tulemustega.
On näidatud, et mitokondrid on Ru (II)-areeni komplekside peamine sihtmärk60.Seetõttu uuriti RuDA ja RuDA-NP-de subtsellulaarset lokaliseerimist.Nagu on näidatud lisajoonisel 26, näitavad RuDA ja RuDA-NP sarnaseid rakkude jaotusprofiile, mille akumuleerumine mitokondrites on kõrgeim (vastavalt 62,5 ± 4,3 ja 60,4 ± 3,6 ng / mg valku).Ore ja NP Ore tuumafraktsioonides leiti aga vaid väike kogus Ru (vastavalt 3,5 ja 2,1%).Ülejäänud rakufraktsioon sisaldas jääkruteeniumi: RuDA puhul 31,7% (30,6 ± 3,4 ng/mg valku) ja RuDA-NP puhul 42,9% (47,2 ± 4,5 ng/mg valku).Üldiselt akumuleeruvad Ore ja NP Ore peamiselt mitokondrites.Mitokondriaalse düsfunktsiooni hindamiseks kasutasime JC-1 ja MitoSOX Red värvimist, et hinnata vastavalt mitokondriaalse membraani potentsiaali ja superoksiidi tootmisvõimet.Nagu on näidatud lisajoonisel 27, täheldati 808 nm laserkiirguse all nii RuDA kui ka RuDA-NP-dega töödeldud rakkudes intensiivset rohelist (JC-1) ja punast (MitoSOX Red) fluorestsentsi, mis näitab, et nii RuDA kui ka RuDA-NP fluorestseeruvad tugevalt. See võib tõhusalt indutseerida mitokondriaalse membraani depolarisatsiooni ja superoksiidi tootmist.Lisaks määrati rakusurma mehhanism anneksiin V-FITC/propiidiumjodiidi (PI) voolutsütomeetriapõhise analüüsi abil.Nagu on näidatud joonisel fig 6E, indutseerisid RuDA ja RuDA-NP 808 nm laseriga kiiritamisel MDA-MB-231 rakkudes oluliselt suurenenud varase apoptoosi kiirust (alumine parem kvadrant) võrreldes PBS või PBS pluss laseriga.töödeldud rakud.Kui aga Vc lisati, vähenes RuDA ja RuDA-NP apoptoosi määr oluliselt 50, 9% ja 52, 0% -lt vastavalt 15, 8% ja 17, 8%, mis kinnitab ROS-i olulist rolli RuDA ja RuDA-NP fototsütotoksilisuses..Lisaks täheldati kõigis testitud rühmades (ülemine vasak kvadrant) kergeid nekrootilisi rakke, mis viitab sellele, et apoptoos võib olla RuDA ja RuDA-NP-de põhjustatud rakusurma domineeriv vorm.
Kuna oksüdatiivse stressi kahjustus on apoptoosi peamine determinant, uuriti RuDA-NP-dega töödeldud MDA-MB-231-s erütroid 2-ga seotud tuumafaktorit, faktor 2 (Nrf2) 62, mis on antioksüdantide süsteemi põhiregulaator.Kiiritusega indutseeritud RuDA NP-de toimemehhanism.Samal ajal tuvastati ka allavoolu valgu heemoksügenaasi 1 (HO-1) ekspressioon.Nagu on näidatud joonisel 6F ja täiendaval joonisel 29, suurendas RuDA-NP-vahendatud fototeraapia Nrf2 ja HO-1 ekspressioonitasemeid võrreldes PBS-rühmaga, mis näitab, et RuDA-NP-d võivad stimuleerida oksüdatiivse stressi signaaliülekande radu.Lisaks hinnati RuDA-NPs63 fototermilise efekti uurimiseks ka kuumašokivalgu Hsp70 ekspressiooni.On selge, et RuDA-NP-dega + 808 nm laserkiirgusega töödeldud rakud näitasid Hsp70 suurenenud ekspressiooni võrreldes kahe teise rühmaga, peegeldades rakulist vastust hüpertermiale.
Märkimisväärsed in vitro tulemused ajendasid meid uurima RuDA-NP in vivo toimet MDA-MB-231 kasvajatega karvututel hiirtel.RuDA NP-de jaotumist kudedes uuriti, määrates ruteeniumi sisalduse maksas, südames, põrnas, neerudes, kopsudes ja kasvajates.Nagu on näidatud joonisel fig.Nagu on näidatud joonisel 7A, ilmnes Ore NP-de maksimaalne sisaldus normaalsetes elundites esimesel vaatlusajal (4 tundi), samas kui maksimaalne sisaldus määrati kasvaja kudedes 8 tundi pärast süstimist, võib-olla maagi NP-de tõttu.LF-i EPR-efekt.Jaotustulemuste kohaselt võeti NP maagiga ravi optimaalne kestus 8 tundi pärast manustamist.RuDA-NP-de kuhjumise protsessi illustreerimiseks kasvajakohtades jälgiti RuDA-NP-de fotoakustilisi (PA) omadusi, registreerides RuDA-NP-de PA-signaale erinevatel aegadel pärast süstimist.Esiteks hinnati RuDA-NP PA-signaali in vivo, registreerides kasvaja saidi PA-kujutised pärast RuDA-NP intratumoraalset süstimist.Nagu on näidatud lisajoonisel 30, näitasid RuDA-NP-d tugevat PA signaali ning RuDA-NP kontsentratsiooni ja PA signaali intensiivsuse vahel oli positiivne korrelatsioon (täiendav joonis 30A).Seejärel registreeriti pärast RuDA ja RuDA-NP intravenoosset süstimist erinevatel ajahetkedel pärast süstimist kasvajakohtade in vivo PA-kujutised.Nagu on näidatud joonisel fig 7B, suurenes RuDA-NP-de PA-signaal kasvaja asukohast aja jooksul järk-järgult ja saavutas platoo 8 tundi pärast süstimist, mis on kooskõlas ICP-MS analüüsiga määratud kudede jaotumise tulemustega.RuDA puhul (täiendav joonis 30B) ilmnes PA signaali maksimaalne intensiivsus 4 tundi pärast süstimist, mis näitab RuDA kiiret sisenemise kiirust kasvajasse.Lisaks uuriti RuDA ja RuDA-NP-de eritumise käitumist, määrates ICP-MS abil ruteeniumi koguse uriinis ja väljaheites.RuDA (täiendav joonis 31) ja RuDA-NP-de (joonis 7C) peamine eliminatsioonitee on roojaga ning RuDA ja RuDA-NP-de tõhusat kliirensit täheldati 8-päevase uuringuperioodi jooksul, mis tähendab, et RuDA. ja RuDA-NP-d võivad organismist tõhusalt elimineerida ilma pikaajalise toksilisuseta.
A. RuDA-NP ex vivo jaotumine hiire kudedes määrati Ru sisalduse järgi (manustatud Ru (ID) annuse protsent koe grammi kohta) erinevatel aegadel pärast süstimist.Andmed on keskmine ± standardhälve (n = 3). Paarimata kahepoolsed t-testid *p < 0,05, **p < 0,01 ja ***p < 0,001. Paarimata kahepoolsed t-testid *p < 0,05, **p < 0,01 ja ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 ja ***p <0,001. Paarimata kahepoolsed t-testid *p<0,05, **p<0,01 ja ***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 ja ***p <0,001. Paarimata kahepoolsed t-testid *p<0,05, **p<0,01 ja ***p<0,001.B PA kujutised in vivo kasvajakohtadest 808 nm ergastuse juures pärast RuDA-NP-de (10 µmol kg-1) intravenoosset manustamist erinevatel ajahetkedel.Pärast RuDA NP-de (10 µmol kg-1) intravenoosset manustamist eritus C Ru hiirtelt erinevate ajavahemike järel uriini ja väljaheitega.Andmed on keskmine ± standardhälve (n = 3).
Võrdluseks uuriti RuDA-NP küttevõimet in vivo karvututel hiirtel MDA-MB-231 ja RuDA kasvajatega.Nagu on näidatud joonisel fig.8A ja täiendav joonis 32 näitas kontrollrühmal (soolalahus) pärast 10-minutilist pidevat kokkupuudet väiksemat temperatuurimuutust (ΔT ≈ 3 °C).RuDA-NP ja RuDA temperatuur tõusis aga kiiresti maksimaalsete temperatuuridega vastavalt 55, 2 ja 49, 9 ° C, pakkudes piisavat hüpertermiat in vivo vähiravi jaoks.Täheldatud kõrge temperatuuri tõus RuDA NP-de puhul (ΔT ≈ 24°C) võrreldes RuDA-ga (ΔT ≈ 19°C) võib olla tingitud selle paremast läbilaskvusest ja akumuleerumisest kasvajakudedes tänu EPR-efektile.
8 tundi pärast süstimist erinevatel aegadel 808 nm laseriga kiiritatud MDA-MB-231 kasvajatega hiirte infrapuna-termopildid.Kuvatakse iga rühma nelja bioloogilise korduse tüüpilised kujutised.B Tuumori suhteline maht ja C Erinevate hiirte rühmade keskmine kasvaja mass ravi ajal.D Erinevate hiirte rühmade kehakaalu kõverad.Kiiritada laseriga lainepikkusega 808 nm võimsusega 0,5 W/cm2 10 minutit (300 J/cm2).Vearibad, keskmine ± standardhälve (n = 3). Paarimata kahepoolsed t-testid *p < 0,05, **p < 0,01 ja ***p < 0,001. Paarimata kahepoolsed t-testid *p < 0,05, **p < 0,01 ja ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 ja ***p <0,001. Paarimata kahepoolsed t-testid *p<0,05, **p<0,01 ja ***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 ja ***p <0,001. Paarimata kahepoolsed t-testid *p<0,05, **p<0,01 ja ***p<0,001. E H&E värvimispildid peamistest elunditest ja kasvajatest erinevatest ravirühmadest, sealhulgas soolalahus, soolalahus + laser, RuDA, RuDA + laser, RuDA-NP ja RuDA-NP + laser. E H&E värvimispildid peamistest elunditest ja kasvajatest erinevatest ravirühmadest, sealhulgas soolalahus, soolalahus + laser, RuDA, RuDA + laser, RuDA-NP ja RuDA-NP + laser. 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 värvimispildid peamistest elunditest ja kasvajatest erinevatest ravirühmadest, sealhulgas soolalahus, soolalahus + laser, RuDA, RuDA + laser, RuDA-NP ja RuDA-NP + laser.来自 不同 治疗 组 的 的 器官 和 肿瘤 肿瘤 的 e h & e 染色 ， ， 包括 盐水 、 盐 水 水 水 水 激光 、 、 、 ruda 、 ruda + 激光 、 、 ruda-nps 和 ruda-nps +。。。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. Peamiste organite ja kasvajate E H&E värvimine erinevatest ravirühmadest, sealhulgas soolalahus, soolalahus + laser, RuDA, RuDA + laser, RuDA-NP ja RuDA-NP + laser.Skaalariba: 60 µm.
In vivo fototeraapia mõju RuDA ja RuDA NP-dega hinnati, kus MDA-MB-231 kasvajatega paljastele hiirtele süstiti sabaveeni kaudu intravenoosselt RuDA või RuDA NP-sid ühekordse annusena 10,0 µmol kg-1 ja seejärel 8. tundi pärast süstimist.laserkiirgus lainepikkusega 808 nm.Nagu on näidatud joonisel fig 8B, suurenesid kasvaja mahud märkimisväärselt soolalahuse ja laseri rühmas, mis näitab, et soolalahuse või laser 808 kiiritamisel oli kasvaja kasvule väike mõju.Nagu soolalahuse rühmas, täheldati ka RuDA-NP-de või RuDA-ga ravitud hiirtel kasvaja kiiret kasvu laserkiirguse puudumisel, mis näitab nende madalat tume toksilisust.Seevastu pärast laserkiirgust indutseeris nii RuDA-NP kui ka RuDA ravi kasvaja olulise taandarengu kasvaja mahu vähenemisega vastavalt 95, 2% ja 84, 3%, võrreldes soolalahusega töödeldud rühmaga, mis näitab suurepärast sünergistlikku PDT-d., vahendab RuDA/CHTV efekt.– NP või Ore Võrreldes RuDA-ga näitasid RuDA NP-d paremat fototerapeutilist toimet, mis oli peamiselt tingitud RuDA NP-de EPR-efektist.Kasvaja kasvu pärssimise tulemusi hinnati täiendavalt 15. ravipäeval eemaldatud kasvaja massi järgi (joonis 8C ja täiendav joonis 33).Keskmine kasvaja mass RuDA-NP-ga ravitud hiirtel ja RuDA-ga ravitud hiirtel oli vastavalt 0, 08 ja 0, 27 g, mis oli palju kergem kui kontrollrühmas (1, 43 g).
Lisaks registreeriti hiirte kehakaal iga kolme päeva järel, et uurida RuDA-NP-de või RuDA tumedat toksilisust in vivo.Nagu on näidatud joonisel 8D, ei täheldatud kõigis ravirühmades olulisi erinevusi kehakaalus. Lisaks viidi erinevatest ravirühmadest läbi peamiste organite (süda, maks, põrn, kops ja neer) hematoksüliini ja eosiini (H&E) värvimine. Lisaks viidi läbi peamiste organite (süda, maks, põrn, kops ja neer) hematoksüliini ja eosiini (H&E) värvimine erinevatest ravirühmadest. Кроме того, было проведено окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) основных органов (серди. Lisaks viidi läbi peamiste organite (süda, maks, põrn, kopsud ja neerud) hematoksüliini ja eosiini (H&E) värvimine erinevatest ravirühmadest.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）进衼组的主要器官 (H&E) Кроме того, проводили окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) основных органов (сердца, печени, селезенки, легких и почек) в различных группах лечения. Lisaks viidi erinevates ravirühmades läbi peamiste organite (süda, maks, põrn, kops ja neer) hematoksüliini ja eosiini (H&E) värvimine.Nagu on näidatud joonisel fig.Nagu on näidatud joonisel 8E, ei ole RuDA-NP ja RuDA rühmade viie peamise organi H&E värvimispiltidel ilmseid kõrvalekaldeid ega elundikahjustusi. Nagu on näidatud joonisel 8E, ei ole RuDA-NP ja RuDA rühmade viie peamise organi H&E värvimispiltidel ilmseid kõrvalekaldeid ega elundikahjustusi.Nagu on näidatud joonisel fig.8E, изображения окрашивания H&E пяти основных органов из групп RuDA-NPs и RuDA не демонстрируют явных ановных явных аномалидоревных аномали. 8E, RuDA-NP ja RuDA rühmade viie peamise organi H&E värvimispildid ei näita ilmseid elundihäireid ega kahjustusi.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 из група порнорноваволерия не показанке Nagu on näidatud joonisel 8E, ei näidanud RuDA-NP ja RuDA rühmade viie peamise organi H&E värvimispildid ilmseid kõrvalekaldeid ega elundikahjustusi.Need tulemused näitasid, et ei RuDA-NP ega RuDA ei näidanud in vivo toksilisuse märke. Lisaks näitasid kasvajate H&E värvimispildid, et nii RuDA + Laser kui ka RuDA-NP + Laser rühmad võivad põhjustada tõsist vähirakkude hävimist, mis näitab RuDA ja RuDA-NP suurepärast in vivo fototerapeutilist efektiivsust. Lisaks näitasid kasvajate H&E värvimispildid, et nii RuDA + Laser kui ka RuDA-NP + Laser rühmad võivad põhjustada tõsist vähirakkude hävimist, mis näitab RuDA ja RuDA-NP suurepärast in vivo fototerapeutilist efektiivsust.Lisaks näitasid hematoksüliini-eosiiniga värvitud kasvajakujutised, et nii RuDA + Laser kui ka RuDA-NP + Laser rühmad võivad põhjustada vähirakkude tõsist hävimist, mis näitab RuDA ja RuDA-NP paremat fototerapeutilist efektiivsust in vivo .此外 ， 肿瘤 的 的 h & e 染色 ， ， Ruda + laser 和 ruda-nps + laser 组均 导致 严重 严重 的 癌细胞 ， ， ， 证明 了 了 ruda 和 ruda-nps 的 的 体内 光疗。。。。。。。。 光疗 光疗 光疗 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 的 的 的 体内 体内 体内 的 的 体内 体内 的 体内 的 的 体内 体内 的 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 体内 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 功效 功效 功效 功效 功效 功效 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗 光疗.此外 ， 肿瘤 的 的 & e ， ， ruda + laser 和 ruda-nps + laser 组均 的 癌 癌 细胞 ， ， 证明 了 了 ruda 和 ruda-nps 的 的 体内 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 体内 体内 体内 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。...Lisaks näitasid hematoksüliini ja eosiiniga värvitud kasvajapildid, et nii RuDA + Laser kui ka RuDA-NP + Laser rühmad põhjustasid vähirakkude tõsist hävimist, mis näitab RuDA ja RuDA-NP paremat fototerapeutilist efektiivsust in vivo .
Kokkuvõtteks võib öelda, et Ru (II)-areeni (RuDA) metallorgaaniline kompleks DA-tüüpi ligandidega loodi ISC protsessi hõlbustamiseks, kasutades agregatsioonimeetodit.Sünteesitud RuDA saab mittekovalentsete interaktsioonide kaudu ise kokku panna, moodustades RuDA-st tuletatud supramolekulaarseid süsteeme, hõlbustades seeläbi 1O2 moodustumist ja tõhusat fototermilist muundamist valguse indutseeritud vähiravi jaoks.Tähelepanuväärne on, et monomeerne RuDA ei tekitanud 1O2 laserkiirguse ajal 808 nm juures, kuid võib tekitada suures koguses 1O2 agregeeritud olekus, mis näitab meie disaini ratsionaalsust ja tõhusust.Hilisemad uuringud on näidanud, et supramolekulaarne koost annab RuDA-le paremad fotofüüsikalised ja fotokeemilised omadused, nagu punanihke neeldumine ja fotopleegitamiskindlus, mis on PDT ja PTT töötlemiseks väga soovitavad.Nii in vitro kui ka in vivo katsed on näidanud, et hea biosobivuse ja hea kasvajas akumuleerumisega RuDA NP-del on laserkiirgusel lainepikkusel 808 nm suurepärane valguse poolt põhjustatud vähivastane toime.Seega rikastavad RuDA NP-d kui tõhusad bimodaalsed supramolekulaarsed PDT / PTW reaktiivid fotosensibilisaatorite komplekti, mis aktiveeritakse lainepikkustel üle 800 nm.Supramolekulaarse süsteemi kontseptuaalne disain pakub tõhusat teed NIR-aktiveeritud fotosensibilisaatorite jaoks, millel on suurepärased valgustundlikkust tekitavad efektid.
Kõik kemikaalid ja lahustid saadi kaubanduslikelt tarnijatelt ja neid kasutati ilma täiendava puhastamiseta.RuCl3 osteti ettevõttelt Boren Precious Metals Co., Ltd. (Kunming, Hiina).[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-fenantroliin-5,6-dioon) ja 4,7-bis[4-(N,N-difenüülamino)fenüül]-5 ,6-diamino-2,1,3-bensotiadiasool sünteesiti vastavalt varasematele uuringutele64,65.NMR spektrid registreeriti Bruker Avance III-HD 600 MHz spektromeetriga Southeastern University Analytical Test Centeris, kasutades lahustina d6-DMSO või CDCl3.Keemilised nihked δ on antud ppm-des.tetrametüülsilaani suhtes ja interaktsioonikonstandid J on antud absoluutväärtustes hertsides.Kõrge eraldusvõimega massispektromeetria (HRMS) viidi läbi seadmega Agilent 6224 ESI/TOF MS.C, H ja N elementanalüüs viidi läbi Vario MICROCHNOS elemendianalüsaatoriga (Elementar).UV-nähtavad spektrid mõõdeti Shimadzu UV3600 spektrofotomeetriga.Fluorestsentsspektrid registreeriti Shimadzu RF-6000 spektrofluorimeetriga.EPR spektrid registreeriti Bruker EMXmicro-6/1 seadmega.Valmistatud proovide morfoloogiat ja struktuuri uuriti 200 kV pingel töötavatel FEI Tecnai G20 (TEM) ja Bruker Icon (AFM) instrumentidel.Dünaamiline valguse hajumine (DLS) viidi läbi Nanobrook Omni analüsaatoriga (Brookhaven).Fotoelektrokeemilisi omadusi mõõdeti elektrokeemilise seadistusega (CHI-660, Hiina).Fotoakustilised kujutised saadi FUJIFILM VisualSonics Vevo® LAZR süsteemi abil.Konfokaalsed kujutised saadi Olympus FV3000 konfokaalse mikroskoobi abil.FACS analüüs viidi läbi BD Calibur voolutsütomeetriga.Kõrgefektiivse vedelikkromatograafia (HPLC) katsed viidi läbi Waters Alliance e2695 süsteemiga, kasutades 2489 UV/Vis detektorit.Geelkromatograafia (GPC) testid registreeriti seadmel Thermo ULTIMATE 3000, kasutades ERC RefratoMax520 murdumisnäitaja detektorit.
[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-fenantroliin-5,6-dioon)64 (481,0 mg, 1,0 mmol), 4,7-bis[4-(N, N-difenüülamino)fenüül]-5,6-diamino-2,1,3-bensotiadiasooli 65 (652,0 mg, 1,0 mmol) ja jää-äädikhapet (30 ml) segati püstjahutiga külmkapis 12 tundi.Seejärel eemaldati lahusti vaakumis, kasutades rotaatoraurustit.Saadud jääk puhastati kiirkolonnkromatograafiaga (silikageel, CH2Cl2:MeOH = 20:1), et saada RuDA rohelise pulbrina (saagis: 877,5 mg, 80%).anus.Arvutatud C64H48Cl2N8RuS jaoks: C 67,84, H 4,27, N 9,89.leitud: C 67,92, H 4,26, N 9,82.'H NMR (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, J = 31,2 Hz, 16H), 6,47 (s, 2H), 6,24 (s, 2H), 2,69 (s, 1 H), 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, 136,21, 135,57, 134,68, 130,34, 130.02, 128.01. , 103. , 86,52, 84,75, 63,29, 30,90, 22,29, 18,83.ESI-MS: m/z [M-CI]+ = 1097,25.
4,7-bis[4-(N,N-dietüülamino)fenüül-5,6-diamino-2,1,3-bensotiadiasooli (L2) süntees: L2 sünteesiti kahes etapis.Pd(PPh3)4 (46 mg, 0,040 mmol) lisati N,N-dietüül-4-(tributüülstannüül)aniliinile (1,05 g, 2,4 mmol) ja 4,7-dibromo-5,6-dinitro lahusele - 2, 1,3-bensotiadiasool (0,38 g, 1,0 mmol) kuivas tolueenis (100 ml).Segu segati 100 °C juures 24 tundi.Pärast tolueeni eemaldamist vaakumis pesti saadud tahket ainet petrooleetriga.Seejärel segati selle ühendi (234,0 mg, 0,45 mmol) ja rauapulbri (0,30 g, 5,4 mmol) segu äädikhappes (20 ml) 80 °C juures 4 tundi.Reaktsioonisegu valati vette ja saadud pruun tahke aine koguti filtrimisega.Produkt puhastati kaks korda vaakum-sublimatsiooniga, saades rohelise tahke aine (126,2 mg, saagis 57%).anus.Arvutatud C26H32N6S jaoks: C 67,79, H 7,00, N 18,24.leitud: C 67,84, H 6,95, H 18,16.'H NMR (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 NMR (150 MHz, CDC13), 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.
Ühendid valmistati ja puhastati RuDA-ga sarnaseid protseduure järgides.anus.Arvutatud C48H48Cl2N8RuS jaoks: C 61,27, H 5,14, N 11,91.leitud: C, 61,32, H, 5,12, N, 11,81,1H NMR (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, 1 H), 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, 135,71, 134,71, 130,44, 128,87, 128.35, 121.35, 10.076., 38,06, 31,22, 29,69, 22,29, 19,19, 14,98, 12,93.ESI-MS: m/z [M-CI]+ = 905,24.
RuDA lahustati MeOH/H2O-s (5/95, maht/maht) kontsentratsioonil 10 µM.RuDA neeldumisspektrit mõõdeti iga 5 minuti järel Shimadzu UV-3600 spektrofotomeetril, kiiritades laservalgusega lainepikkusega 808 nm (0,5 W/cm2).ICG spektrid registreeriti samadel tingimustel kui standard.
EPR spektrid registreeriti Bruker EMXmicro-6/1 spektromeetril, mille mikrolainevõimsus oli 20 mW, skaneerimisulatus 100 G ja väljamodulatsioon 1 G. 2,2,6,6-tetrametüül-4-piperidoon (TEMP) ja 5,5-dimetüül-1-pürroliin-N-oksiidi (DMPO) kasutati pöörlemislõksudena.RuDA (50 uM) ja TEMF (20 mM) või DMPO (20 mM) segalahuste elektronspin-resonantsspektrid registreeriti laserkiirguse toimel lainepikkusega 808 nm (0,5 W/cm2).
DFT ja TD-DFT arvutused RuDA jaoks viidi läbi PBE1PBE/6–31 G*//LanL2DZ tasemel vesilahuses, kasutades Gaussi programmi 1666,67,68.Madala energiaga singleti ergastatud oleku RuDA HOMO-LUMO, aukude ja elektronide jaotused joonistati GaussView programmi (versioon 5.0) abil.
Esmalt proovisime mõõta 1O2 RuDA genereerimise efektiivsust, kasutades standardina tavalist UV-nähtavat spektroskoopiat ICG-ga (ΦΔ = 0, 002), kuid ICG fotodegradatsioon mõjutas tulemusi tugevalt.Seega mõõdeti 1O2 RuDA kvantsaagist, tuvastades ABDA fluorestsentsi intensiivsuse muutuse umbes 428 nm juures, kui seda kiiritati laseriga lainepikkusega 808 nm (0,5 W/cm2).Katsed viidi läbi RuDA ja RuDA NP-dega (20 μM) vees/DMF-is (98/2, v/v), mis sisaldas ABDA-d (50 μM).1O2 kvantsaagis arvutati järgmise valemi abil: ΦΔ (PS) = ΦΔ (ICG) × (rFS/APS)/(rICG/AICG).rPS ja rICG on ABDA reaktsioonikiirused 1O2-ga, mis on saadud vastavalt fotosensibilisaatorist ja ICG-st.APS ja AICG on vastavalt fotosensibilisaatori ja ICG neeldumine lainepikkusel 808 nm.
AFM-i mõõtmised viidi läbi vedelates tingimustes, kasutades Bruker Dimension Icon AFM-süsteemi skaneerimisrežiimi.Kasutades avatud struktuuri vedelate rakkudega, pesti rakke kaks korda etanooliga ja kuivatati lämmastikuvooluga.Sisestage kuivatatud rakud mikroskoobi optilisse peasse.Asetage tilk proovi kohe vedelikukogusse ja asetage see steriilse ühekordselt kasutatava plastsüstla ja steriilse nõela abil konsoolile.Teine tilk asetatakse otse proovile ja kui optiline pea langetatakse, ühinevad need kaks tilka, moodustades proovi ja vedelikumahuti vahele meniski.AFM mõõtmised viidi läbi SCANASYST-FLUID V-kujulise nitriidkonsooliga (Bruker, kõvadus k = 0,7 N m-1, f0 = 120–180 kHz).
HPLC kromatogrammid saadi Waters e2695 süsteemil, mis oli varustatud phoenix C18 kolonniga (250 × 4,6 mm, 5 µm), kasutades 2489 UV/Vis detektorit.Detektori lainepikkus on 650 nm.Liikuvad faasid A ja B olid vastavalt vesi ja metanool ning liikuva faasi voolukiirus oli 1,0 ml·min-1.Gradient (lahusti B) oli järgmine: 100% 0 kuni 4 minutit, 100% kuni 50% 5 kuni 30 minutit ja lähtestati 100% 31 kuni 40 minutini.Maak lahustati metanooli ja vee segalahuses (50/50, mahu järgi) kontsentratsiooniga 50 μM.Süstimismaht oli 20 μl.
GPC testid registreeriti Thermo ULTIMATE 3000 instrumendil, mis oli varustatud kahe PL aquagel-OH MIXED-H kolonniga (2 × 300 × 7,5 mm, 8 µm) ja ERC RefratoMax520 murdumisnäitaja detektoriga.GPC kolonni elueeriti veega voolukiirusel 1 ml/min temperatuuril 30 °C.Maagi NP-d lahustati PBS lahuses (pH = 7,4, 50 μM), süstimismaht oli 20 μL.
Fotovoolud mõõdeti elektrokeemilise seadistusega (CHI-660B, Hiina).Optoelektroonilisi reaktsioone laseri sisse- ja väljalülitamisel (808 nm, 0,5 W/cm2) mõõdeti vastavalt pingel 0,5 V mustas kastis.Kasutati standardset kolmeelektroodilist elementi, mille tööelektroodina oli L-kujuline klaasjas süsinikelektrood (GCE), võrdluselektroodina standardne kalomelelektrood (SCE) ja vastuelektroodina plaatinaketas.Elektrolüüdina kasutati 0,1 M Na2SO4 lahust.
Inimese rinnavähi rakuliin MDA-MB-231 osteti ettevõttelt KeyGEN Biotec Co., LTD (Nanjing, Hiina, katalooginumber: KG033).Rakke kasvatati monokihtidena Dulbecco modifitseeritud Eagle'i söötmes (DMEM, kõrge glükoosisisaldus), millele oli lisatud 10% veise loote seerumit (FBS), penitsilliini (100 μg/ml) ja streptomütsiini (100 μg/ml).Kõiki rakke kultiveeriti 37 °C juures niiskes atmosfääris, mis sisaldas 5% CO2.
MTT testi kasutati RuDA ja RuDA-NP tsütotoksilisuse määramiseks valguskiirguse juuresolekul ja puudumisel koos Vc-ga (0, 5 mM) või ilma.MDA-MB-231 vähirakke kasvatati 96 süvendiga plaatidel rakutihedusega ligikaudu 1 x 105 rakku/ml süvendi kohta ja inkubeeriti 12 tundi 37,0 °C juures 5% CO2 ja 95% õhu atmosfääris.Rakkudele lisati vees lahustatud RuDA ja RuDA NP-d.Pärast 12-tunnist inkubeerimist eksponeeriti rakud 10 minutiks 0,5 W cm-2 laserkiirgusele lainepikkusel 808 nm (300 J cm-2) ja inkubeeriti seejärel 24 tundi pimedas.Seejärel inkubeeriti rakke MTT-ga (5 mg/ml) veel 5 tundi.Lõpuks asendage sööde DMSO-ga (200 µl), et lahustada saadud purpursed formatsaani kristallid.OD väärtused mõõdeti mikroplaadilugeja abil lainepikkusega 570/630 nm.Iga proovi IC50 väärtus arvutati SPSS-tarkvara abil annuse-vastuse kõverate põhjal, mis saadi vähemalt kolmest sõltumatust katsest.
MDA-MB-231 rakke töödeldi RuDA ja RuDA-NP-ga kontsentratsiooniga 50 μM.Pärast 12-tunnist inkubeerimist kiiritati rakke laseriga, mille lainepikkus oli 808 nm ja võimsus 0,5 W/cm2 10 minutit (300 J/cm2).C-vitamiini (Vc) rühmas töödeldi rakke enne laserkiirgust 0, 5 mM Vc-ga.Seejärel inkubeeriti rakke pimedas veel 24 tundi, seejärel värviti kaltseiin AM ja propiidiumjodiidiga (20 μg/ml, 5 μl) 30 minutit, seejärel pesti PBS-ga (10 μl, pH 7,4).värvitud rakkude kujutised.
Postitusaeg: 23. september 2022
