여기에서, 종양 표적화된 다기능 치료학 제제는 임상적으로 승인된 4가지 물질인 아르테수네이트(Arte), 인간 혈청 알부민(HSA), 엽산(FA) 및 인도시아닌 그린(ICG)을 결합하여 손쉬운 방법을 사용하여 합성되었습니다. 얻어진 나노복합체(FA-IHA NPs)는 우수한 광 및 생리학적 안정성을 보였다. FA-IHA NP의 ICG는 근적외선(NIR) 형광 이미징뿐만 아니라 단일 NIR 조사 하에서 광열 및 광역학(PTT-PDT) 치료에도 사용되었습니다. 또한 NIR 조사(808nm, 1W/cm 2 ) 강화된 화학 요법 효과를 나타내는 Arte 방출을 유발할 수 있습니다. 형광 이미징을 통해 FA-IHA NP의 세포 흡수 및 종양 축적을 시험관 내 및 생체 내에서 관찰하고 종양 이종이식 마우스에서 공초점 현미경 및 NIR 형광 이미징으로 분석했습니다. 진단 결과를 바탕으로 FA-IHA NP는 주사 후 24시간에 NIR 조사(808nm, 1W/cm 2 )와 결합되었습니다. )은 시험관 내 및 생체 내에서 종양 재발 없이 광화학 요법을 통해 종양 성장을 효율적으로 억제할 수 있습니다. 얻어진 결과는 FA-IHA 나노입자가 미래의 임상 번역을 위한 유망한 광화학 요법제임을 시사했습니다.
<섹션 데이터-제목="배경">최근 수십 년 동안 영상유도광화학요법(IGPC)은 개인화된 종양 치료를 실현하는 유망한 전략이기 때문에 많은 연구자들의 큰 관심을 받았습니다[1, 2]. IGPC는 종양의 정확한 위치를 확인하고 생체 내에서 약물을 추적하여 효과적인 치료를 보장하고 부작용을 줄입니다[3, 4]. IGPC가 효과적이려면 다음과 같은 특성이 있어야 합니다. (ii) 치료학적 제제는 생체 적합성, 안정성 및 종양에 대해 특이적이어야 합니다[5,6,7,8]. IGPC의 영상 진단 양식에는 일반적으로 자기 공명 영상, 광음향 영상 및 형광 영상이 포함됩니다[9,10,11,12,13,14]. 높은 감도, 유리한 시간 해상도 및 높은 신호 대 배경 비율로 인해 형광 이미징은 일반적으로 기초 연구 및 임상 실습에 적용되었습니다[15, 16].
광화학 요법에는 주로 광열 요법(PTT), 광역학 요법(PDT) 및 화학 요법이 있습니다. 근적외선(NIR) 조사가 동일하기 때문에 PTT와 PDT 기능을 하나로 통합할 수 있어 레이저 빔을 통해 종양을 선택적이고 효율적으로 파괴할 수 있습니다. 그러나 광열 및 광역학(PTT-PDT) 요법은 종종 불완전한 종양 억제의 한계가 있어 잠재적으로 종양 재발을 유발할 수 있다고 보고되었습니다[17,18,19]. 널리 사용되는 암 치료 방법인 화학 요법은 비특이성으로 인해 주변 정상 세포에 대한 독성으로 인해 적용이 제한되지만 전신 투여를 통해 종양 세포를 효과적으로 죽일 수 있다[20,21,22]. 따라서 IGPC 조합은 위의 한계를 극복하기 위한 훌륭한 전략이 될 수 있습니다.
나노의학의 발달로 인도시아닌그린(ICG), 금속기반 나노입자, 탄소나노물질, 고분자 나노물질 등 IGPC 치료요법제가 개발되었다[23,24,25,26,27]. 이 중 ICG는 FDA 승인을 받았고, 임상에서 심박출량, 간기능, 혈류, 안혈관조영술 등을 검출하는 것으로 보고되고 있다[28, 29]. 또한, ICG는 NIR 영역에서 높은 흡수 효율을 가지므로 단일 NIR 조사에서 높은 PTT-PDT 효과를 유도합니다[30]. 그러나 수용액에서의 불안정성, 체내에서의 빠른 제거, 자가 표백 경향, 표적화 부족과 같은 다음과 같은 결점은 광범위한 적용을 심각하게 방해한다[31, 32]. 이러한 한계를 극복하기 위해 유리 ICG 분자는 일반적으로 미셀, 고분자 나노입자 및 자가조립 단백질 나노구조를 포함한 비히클에 의해 운반되어 나노복합체를 형성합니다[33, 34]. 관련 연구가 가능하지만 생체 내 이미징 및 광선 요법을 위해 더 생체 적합하고 새로운 ICG 기반 나노 복합 재료가 여전히 요구됩니다.
이 작업에서 우리는 엽산(FA)과 ICG를 인간 혈청 알부민(HSA) 나노입자와 공유 결합시킨 표적 IGPC 제제를 보고했으며, 이는 또한 항암제 아르테수네이트(Arte)(FA-IHA NP)를 캡슐화했습니다. FA는 나노입자를 연결하여 수용체 매개 세포내이입을 통해 세포 흡수 효율을 증가시키는 것으로 보고되었습니다[17]. HSA는 내인성 단백질입니다. HSA는 우수한 생체 적합성, 무독성 및 비면역원성으로 인해 불용성 항암제를 전달하는 가장 흥미로운 운반체 중 하나가 되었습니다[12, 17, 31]. Artemisia annua에서 추출한 천연 약품 아르테 , 간암, 폐암, 유방암 등 다양한 암의 치료에 상당한 효능이 입증되었다[35]. 제조된 FA-IHA 나노입자는 임상적으로 승인된 이 4가지 물질로 구성되어 우수한 생체적합성과 안정성을 보였다. 다기능 테라노스틱 나노복합체로서 ICG는 PTT-PDT 특성으로 인해 근적외선 형광 영상화제 및 광선치료제로 적용되었습니다. Arte는 NP에 많이 부하되었고 화학 요법을 위해 NIR 조사에 의해 방출되었습니다. NIR 이미징 결과에 따라 표적 IGPC 조합의 높은 효과는 시험관 내 및 생체 내 모두에서 입증되었습니다. 우리의 결과에 따르면, 우리는 FA-IHA NP가 제어된 약물 전달 및 영상 유도 종양 표적 조합 광화학 요법에서 잠재적인 다재다능한 치료학적 제제가 될 수 있다고 믿습니다.
N-(3-디메틸아미노프로필)-N'-에틸카르보디이미드히드로클로라이드(EDC), N-히드록시숙신이미드(NHS) 및 아르테수네이트(Arte, ≥ 99%)는 Sigma-Aldrich(미국)에서 입수했습니다. 4', 6'-디아미디노-2-페닐인돌(DAPI) 및 세포 계수 키트-8(CCK-8)은 Aladdin(중국 상하이)에서 구입했습니다. NH2 -PEG2000 –COOH 및 NH2 -PEG2000 -FA는 Xi'an Ruixi Biological Technology Co., Ltd.(Xi'an, China)에서 구입했습니다. DMEM 배지 및 인산염 완충 식염수(PBS)는 Gibco BRL(NY, USA)에서 제공되었습니다. ICG의 Sulfo-NHS 유도체(ICG-NHS)는 Dojindo Laboratories(일본 구마모토)에서 구입했습니다.
아르테수네이트를 DMSO에 용해시킨 다음 15mL 물에 첨가했습니다. 10mg의 HSA 분말을 위의 용액에 첨가하고 실온에서 3시간 동안 약간 교반했습니다. 교반 후, 혼합물을 0.5% 글루타르알데히드 150μL로 가교 처리했습니다. 여분의 화학 시약을 제거하기 위해 혼합물을 1일 동안 증류수(MW 컷오프 =8,000–12,000 Da)에 대해 투석하여 Arte-loaded HSA 나노복합체(Arte-HSA)를 생성했습니다.
HSA의 카르복실기를 활성화하기 위해 화학 시약 EDC와 NHS를 Arte-HSA 용액에 첨가했습니다. 그 후, 혼합물을 NH2와 반응시켰다. -PEG2000 -4°C에서 3시간 동안 FA. 다음으로, 실온에서 30분 동안 약간의 교반 하에 ICG-NHS를 혼합물에 첨가했습니다. 정제된 FA 및 ICG-결합 HSA 나노입자(FA-ICG-HSA@Arte, FA-IHA NPs)는 탈이온수에서 24시간 동안 투석하여 얻었다. 로드된 Arte 및 ICG의 양은 UV-vis 분광광도계로 검출하였다. 로딩 효율 =W1 / W2 × 100%, 여기서 W1은 FA-IHA NP에서 Arte 또는 ICG의 중량을 나타내고 W2는 추가된 Arte 또는 ICG의 중량을 나타냅니다.
투과전자현미경(Hitachi, Tokyo, Japan)을 사용하여 샘플의 형태를 검출하였다. Zetasizer(Zetasizer 3000; Malvern Instruments, Worcestershire, UK)를 사용하여 샘플의 크기와 제타 전위를 측정했습니다. UV-vis 분광광도계(UV-1601PC, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 사용하여 흡광도 스펙트럼을 측정하였다. 808 nm 단일 파장 연속파 레이저(Beijing Laserwave Optoelectronics Technology Co. Ltd)를 적용하여 광열 실험을 수행했으며 온도는 열전대 온도계(Fluke, USA)로 감지했습니다.
열 및 pH 유발 Arte 방출을 결정하기 위해 FA-IHA NP(50μg/mL)를 (a) pH 6.5, (b) pH 7.4, (c) NIR 조사(808)가 있는 pH 6.5의 세 그룹으로 나누었습니다. nm, 1W/cm 2 , 1분 펄스) 36시간 동안 선택한 시점에서. Arte의 방출량은 287nm에서 Arte의 상층액 내 UV-vis 흡수에 따라 결정되었습니다.
1,3-디페닐이소벤조푸란(DPBF)을 사용하여 일중항 산소를 검출했습니다. 15μL DPBF 아세토니트릴 용액을 깨끗한 ICG 또는 FA-IHA NPs 용액(1.0mL, 10μg/mL)에 첨가하고 완전히 혼합한 다음 5분 동안 조사(808nm, 1.0W/cm 2 ). UV-vis 흡수 스펙트럼은 다른 시점에서 기록되었으며 410nm에서 흡수 감소율은 일중항 산소 생성에 비례합니다.
HepG2 세포는 American Type Culture Collection 및 25cm 2 에서 구입했습니다. 1% 페니실린-스트렙토마이신 및 10% 소태아혈청(FBS)을 추가하여 DMEM 배양 배지와 각각 세포 배양 플라스크. HepG2 세포는 5% CO2에서 37°C로 유지되었습니다. 분위기.
세포 흡수를 관찰하기 위해 HepG2 세포를 유리 ICG, IHA NP 및 FA-IHA NP(ICG 0.05mg/mL 포함)와 함께 6시간 동안 배양했습니다. 그 후 PBS를 이용하여 처리된 세포를 3회 세척하였다. 그런 다음 세포를 200μL 글루타르알데히드로 고정하고 10분 동안 DAPI로 염색했습니다. 공초점 레이저 주사현미경(FV300, Olympus, Japan)을 이용하여 세포내 나노입자의 형광 신호를 검출하였다.
세포 흡수를 추가로 평가하기 위해 유세포 분석기(FCM, BD, Franklin Lakes, NJ, USA)를 적용했습니다. 전술한 바와 같이 유리 ICG-, IHA NPs- 및 FA-IHA NPs 처리된 세포를 PBS로 3회 세척하고 트립신-EDTA로 소화시켰다. 현탁된 세포를 FCM에 직접 도입하여 세포 흡수율을 분석했습니다.
HepG2 세포는 밀도가 2 × 10 5 인 12웰 플레이트에서 배양되었습니다. (1) PBS, (2) Arte, (3) FA-HA-NPs, (4) 유리 ICG, (5) IHA- NP 및 (6) FA-IHA NP 솔루션. 12시간 동안 추가 배양한 후 세포에 5분 동안 조사했습니다(808nm, 1.0W/cm 2 ), DCFH-DA(5μg/mL)로 추가 30분 동안 처리합니다. 마지막으로 PBS로 세포를 깨끗이 세척한 후 세포내 ROS 생성을 정량적으로는 cytometer로, 정성적으로는 Leica-inversed fluorescence microscopy로 검출하였습니다.
HepG2 세포를 96웰 플레이트에 접종했습니다(2 × 10 4 웰당 세포) 24시간 배양용. 유리 ICG, Arte, IHA NP 및 FA-IHA NP(Arte 0, 5, 10, 20 및 30μg/mL 포함)를 세포에 추가했습니다. 6시간 배양 후, 오래된 배지는 버렸다. 처리된 세포는 808 nm 레이저(1.0 W/cm 2 , 5분) 다음 24시간 동안 배양합니다. 세포 생존율은 프로토콜에 따라 고전적인 CCK-8 분석으로 측정했습니다.
NIR 처리 후 살아있는 세포와 죽은 세포를 추가로 확인하기 위해 처리된 세포를 calcein-AM/PI로 동시 염색하였다. HepG2 세포는 1 × 10 6 밀도로 35mm 플레이트에 미리 시딩되었습니다. 플레이트당 세포를 제거하고 PBS, PBS + NIR, FA-IHA NP 또는 FA-IHA NPs + NIR로 처리했습니다. 6시간의 배양 후 세포에 808nm 레이저(1W/cm 2 ) 다음 24시간 동안 배양합니다. 세포를 30분 동안 칼세인-AM/PI로 염색하고 PBS로 세척하여 과도한 염료 용액을 제거한 다음 공초점 레이저 주사 현미경(calcein-AM lex =488nm, lem =515nm, PI lex =535nm)을 사용하여 이미지화했습니다. , lem =617nm).
Balb/c 누드 마우스는 광둥성 실험 동물 과학 센터에서 얻었고 광저우 의과 대학에서 승인한 프로토콜에 따라 사용했습니다. HepG2 피하 종양을 확립하기 위해, 1 × 10 6 Balb/c 누드 마우스의 등에 HepG2 세포(100μL PBS)를 주입했습니다.
종양이 있는 쥐(n =5)는 유리 ICG, IHA NP 및 FA-의 정맥 주사 전후 10분, 6시간, 12시간, 24시간 및 48시간에 상업적으로 이용 가능한 IVIS Spectrum 시스템(Caliper LifeSciences, USA)에 의해 이미지화되었습니다. IHA NP.
종양 보유 마우스를 무작위로 다른 그룹으로 나누었습니다(n =5) PBS, Arte, FA-IHA NPs, ICG + NIR, IHA NPs + NIR 및 FA-IHA NPs + NIR(동일한 자유 Arte 용량 사용)으로 각각 처리되었습니다. 5분 NIR 레이저(808nm, 1W/cm 2 )을 사용하여 이러한 샘플의 정맥 주사 후 24시간(0일) 및 48시간(1일)에 종양 부위를 조사했습니다. 조사된 마우스의 열화상과 온도를 기록했습니다. 치료 중 종양 크기는 4일마다 기록되고 다음 방정식에 따라 계산됩니다. 부피 =(종양 길이) × (종양 너비) 2 / 2. 결과는 종양 부피를 초기 종양 부피로 나눈 상대적 종양 부피로 표시했습니다. 처리 후, PBS 및 FA-IHA NPs+ NIR 그룹에서 마우스의 심장, 간, 비장, 폐 및 신장을 포함한 주요 장기를 수확하고, 4% 포르말린에 고정하고, 파라핀에 포매하고, H&E로 염색하고, a로 기록했습니다. 디지털 현미경.
그림 1은 FA-IHA NP의 도식적 사용과 영상 유도 종양 표적 조합 광화학 요법에 대한 적용을 보여줍니다. 다기능 치료 요법제 FA-IHA NP는 간단하고 생체 적합성 자가 조립 방법을 통해 제조되었습니다. 접합된 ICG는 PTT-PDT 특성에 대한 근적외선 형광 영상화제 및 광선치료제로 사용되었습니다. 또한, 적재된 아르테는 화학요법 효과를 발휘했습니다.
<그림><그림>
시험관 내 및 생체 내 영상 유도 종양 표적 조합 광화학 요법에 사용되는 FA-IHA NP의 도식적 표현
FA-IHA NP의 TEM 이미지는 직경이 약 131.2nm인 단분산 구형 구조를 보여줍니다(그림 2a). 이 유체역학적 직경은 DLS 분석에 따라 물, 인산염 완충 식염수(PBS) 및 세포 배지에서 131 ± 2.3 nm 길이로 확인되었습니다(그림 2b). 131.2 ± 2.12의 제타 전위도 이 세 가지 매체에서 - 29.2 ± 1.13mV로 감지되었습니다(그림 2c). 또한, FA-IHA NP 직경은 이 세 가지 매체에서 7일 동안 큰 변화가 없었습니다(그림 2d). 이러한 결과는 제조된 FA-IHA NP가 PEG 및 HSA 코팅으로 인해 우수한 안정성을 가짐을 나타냅니다. FA-IHA NP의 UV-vis-NIR 스펙트럼은 Arte와 ICG 모두의 흡수 피크를 표시했으며(그림 2e), FA-IHA NP에 Arte와 ICG가 존재함을 보여줍니다. Arte loading ratio는 98.6 ± 3.1%, ICG loading ratio는 56.9 ± 2.4%였다. 그림 2f는 FA-IHA NP가 유리 ICG와 비교하여 유사한 형광 특성을 가짐을 보여줍니다.
<그림><그림>
아 FA-IHA NP의 TEM 이미지. ㄴ , ㄷ 물, 세포 배지 및 PBS에서 FA-IHA NP의 크기 및 제타 전위 분포. d 물, 세포 배지 및 PBS에서 FA-IHA NP의 크기 변화. 이 유리 ICG, Arte 및 FA-IHA NP의 흡광도 스펙트럼. 에 유리 ICG 및 FA-IHA NP의 형광 스펙트럼
FA-IHA 나노입자의 강한 근적외선 광흡수에 의해 FA-IHA 나노입자의 광열 특성이 평가되었습니다. 물, 유리 ICG 및 FA-IHA NP(동일한 ICG 농도 사용)에 808nm 레이저(1W/cm 2 ). FA-IHA 나노입자와 유리 ICG의 온도는 조사 5분 이내에 약 36°C 증가했으며(그림 3a), 물은 4°C 미만의 온도 증가를 나타내어 ICG 함유 나노입자가 상당한 광열을 가지고 있음을 보여줍니다. 효과가 있고 암 치료의 가능성이 있습니다. 또한 추가 파일 1:그림 S1은 0.5, 1 및 1.5W/cm 2 로 808nm 레이저 조사를 5분 동안 FA-IHA NP의 광열 가열 곡선을 보여줍니다. , 최적의 레이저 강도가 1W/cm 2 임을 나타냅니다. . FA-IHA 나노입자 및 유리 ICG에 대한 광안정성 시험을 수행하였다. 유리 ICG는 FA-IHA NP와 비교하여 5주기 후에 상당한 온도 감소를 보였습니다(그림 3b). 그림 3c는 NIR 조사(808nm, 1W/cm 2 ) 5주기 전후의 유리 ICG 및 FA-IHA NP의 흡수 강도 변화를 보여줍니다. ). 결과는 808nm의 유리 ICG에서 흡광도 강도가 NIR 조사 5주기 후에 감소한 반면 FA-IHA NP는 원래의 흡광도 강도를 유지했음을 시사했습니다. 또한 유리 ICG와 FA-IHA NP의 형광 안정성을 비교했습니다(그림 3d). 4°C에서 30일 보관 후 800nm에서 FA-IHA NP의 형광 강도는 초기 강도 1에 비해 0.72였으며 유리 ICG의 형광은 응집 유도로 인해 초기 강도에 비해 0.12로 떨어졌습니다. -광표백 [36]. 이러한 결과는 공유 결합된 ICG가 유리 ICG보다 더 안정적임을 나타내었으며, 이는 열이나 빛과 같은 내부 환경 유도 응집으로부터 ICG를 보호하는 HSA 및 PEG 자가 조립 때문일 수 있습니다. 따라서 이러한 결과는 FA-IHA 나노입자가 광열 효과와 광열 안정성이 우수함을 시사합니다.
<그림><그림>
아 5분 808nm 레이저 조사(1W/cm 2 )에서 물, ICG, FA-IHA NP의 광열 가열 곡선 ). ㄴ 5주기 동안 808nm 레이저로 연속 5분 조사 후 ICG 및 FA-IHA NP의 온도 변화. ㄷ 5주기 동안 808nm NIR 레이저 조사 전후 780nm에서 FA-IHA NP의 흡수 변화. d 30일 동안 ICG 및 FA-IHA NP 형광 변화
다음으로 ROS 특이적 프로브 1,3-diphenylisobenzofuran(DPBF)을 사용하여 NIR 조사 후 FA-IHA NP에 의한 ROS 생성을 감지했습니다. 그림 4a에서 볼 수 있듯이 FA-IHA 나노입자는 유리 ICG(0.35)에 비해 근적외선 조사 5분 이내에 상당한 ROS 양(표준 흡광도 0.58)을 생성했으며, 이는 FA-IHA 나노입자 병용 요법에 기인할 수 있습니다.
<그림><그림>
아 ICG, FA-IHA NP 및 808nm 레이저 조사(1W/cm 2 )에서 빈 샘플이 있는 경우 정규화된 DPBF 흡광도 ). ㄴ NIR 레이저 조사의 유무에 관계없이 각각 pH =7.4 및 pH =6.5에서 FA-IHA NP에서 Arte의 방출 역학
NIR 레이저 조사(808 nm, 1 W/cm 2 )에서 ) 및 pH 조건에서 방출 성능을 조사했습니다(그림 4b). 대조적으로, NIR 조사 없이 FA-IHA NPs는 pH 7.4 및 pH 6.5에서 각각 11.61% 및 34.2% Arte 방출을 보인 반면, 6회 NIR 조사 하에서 FA-IHA NPs는 pH 6.5는 NIR 조사와 산성 조건이 모두 FA-IHA NP에서 Arte 방출을 크게 유발할 수 있음을 시사합니다. NIR 조사 및 산 반응성 약물 방출은 HSA 나노 입자의 열 유도 팽창으로 인한 것으로 보이며, 또한 산성 환경에서 H + 나노 입자의 친수성/소수성 균형을 변경하는 HSA의 표면 전하를 변경할 수 있습니다[37, 38].
ICG 형광 특성 덕분에 FA-IHA NPs 흡수는 형광 현미경을 통해 HepG2 세포에서 직접 관찰되었습니다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 세포를 FA-IHA NP로 처리한 후, 세포질은 유리 ICG 및 IHA NP로 처리된 세포에서 관찰된 것보다 더 강한 적색 ICG 형광을 나타냈다. 또한, FA-IHA NPs 세포 흡수율은 FCM에 의해 52.3%로 정량화되었으며, 이는 IHA NPs(25.2%) 및 유리 ICG(3.9%)보다 높았습니다(그림 5b). 결과는 접합된 FA가 나노입자가 종양 세포의 FA 수용체를 표적화하여 FA-IHA NP 세포 흡수를 향상시키는 것을 촉진한다는 것을 보여주었습니다[39, 40, 41].
<그림><그림>
아 유리 ICG 및 IHA NP, FA-IHA NP와 함께 배양 후 HepG2 세포의 공초점 형광 이미지. 빨간색과 파란색은 각각 ICG 형광과 DAPI로 염색된 세포 핵을 나타냅니다. ㄴ 유리 ICG 및 IHA NP 및 FA-IHA NP와 배양 후 HepG2 세포에서 ICG 형광 강도의 유세포 분석 측정
형광현미경을 사용하여 근적외선 조사 유무에 관계없이 Arte, ICG 및 FA-IHA NPs 처리된 세포의 고유한 광역학적 활성을 관찰했습니다. ROS 프로브 2, 7-디클로로디히드로플루오레세인 디아세테이트를 사용하여 세포 ROS 생성을 시각화했습니다. 결과는 FA-IHA NP가 5분의 NIR 조사 후 다른 샘플에 비해 상당히 향상된 ROS 생성을 유도할 수 있음을 보여주었습니다(그림 6a). 해당 형광 값은 그림 6b에 나와 있습니다.
<그림><그림>
아 다양한 약물로 치료된 암세포에서 ROS 생성의 형광 이미지 및 b 해당 형광 강도:(1) PBS, (2) Arte, (3) FA-HA NP, (4) 유리 ICG + NIR, (5) IHA NPs + NIR, 및 (6) FA-IHA NPs + NIR
그림 7a는 5분의 NIR 조사(1.0W/cm2 ) 후 PBS, 유리 ICG, IHA NP 및 FA-IHA NP로 처리된 세포(동일한 ICG 농도)의 온도 변화를 보여줍니다. 저녁> ). FA-IHA 나노입자를 처리한 세포의 온도는 가장 높은 증가를 보였다(ΔT =31 °C) PBS, 유리 ICG 및 IHA NP 처리 세포와 비교. NIR 조사 없이 24시간 동안 다양한 농도의 Arte, IHA NP 및 FA-IHA NP로 처리된 세포의 생존율은 농도가 증가함에 따라 감소한 반면, 이러한 농도에서 유리 ICG는 세포 독성을 나타내지 않았습니다(그림 7b). 한편, 약물 운반체 FA-IH NP(Arte가 없는 FA-IHA NP)도 유의한 세포독성을 나타내지 않았습니다(추가 파일 1:그림 S2). 대조적으로 NIR 조사 후(1.0W/cm 2 , 5분), 유리 ICG, IHA NP 및 FA-IHA NP로 처리된 세포에서 상당한 농도 의존적 세포 사멸이 관찰되었습니다(그림 7c). 효과는 FA-IHA 나노입자 처리된 세포에서 특히 중요했습니다. 우수한 항암 효과는 방출된 아르테의 화학요법 효과와 ICG의 PTT-PDT 치료 효과와 같은 표적 복합 광화학 요법에 기인한다고 볼 수 있다. 또한, NIR 조사의 유무에 관계없이 FA-IHA NP의 세포 독성을 칼세인-AM/PI 이중 염색으로 조사했습니다. FA-IHA 나노입자와 조사를 처리한 세포는 다른 처리군에 비해 거의 완전히 죽었다(그림 7d).
<그림><그림>
아 NIR 조사 5분 후 96웰 플레이트에서 PBS, 유리 ICG, IHA NP 및 FA-IHA NP 처리된 세포의 온도 변화 곡선. b, c 유리 ICG, Arte, IHA NP 및 FA-IHA NP로 처리된 세포의 세포 생존율(5분, 1W/cm 2 ) ), 각각. d PBS(대조군), PBS + NIR, FA-IHA NP 및 FA-IHA NPs + NIR 처리 후 세포의 칼슘 AM/PI 이중 염색 이미지
그림 8a 및 b에서 볼 수 있듯이 유리 ICG, IHA NP 및 FA-IHA NP를 주입한 후 0.1시간 후에 종양이 있는 마우스의 전신에서 강한 형광 신호를 볼 수 있었습니다. 형광 신호는 시간이 증가함에 따라 종양 영역에서 증가하여 주사 후 24시간에 최고점에 도달했습니다. FA-IHA NP 그룹의 종양 형광 신호는 모든 테스트 지점에서 ICG 및 IHA NP 그룹에 비해 가장 높았으며(그림 8b), FA-IHA NP가 FA로 인해 종양 영역에 고도로 축적될 수 있음을 나타냅니다. -유도된 종양 표적 효과. 또한, 심장, 간, 비장, 폐 및 신장을 포함한 주요 조직에서의 생체 분포는 주입 후 24시간에 생체외 형광 정량 분석에 의해 수행되었습니다. 모든 테스트 그룹에서 간 조직에서 강한 형광 신호가 감지되었으며(그림 8c), 이러한 화합물의 주요 대사 전환이 간 경로를 따른다는 것을 나타냅니다. 이러한 결과는 FA-IHA NP가 생체 내 종양에 선택적으로 축적될 수 있음을 입증했으며, 이는 FA 표적 효과에 의해 유도되었을 가능성이 있습니다[37].
<그림><그림>
아 무료 ICG, IHA NP 및 FA-RIPNP로 꼬리 정맥 주사 후 종양 보유 마우스의 대표적인 형광 이미지. 검은 점선 원은 종양 영역을 나타냅니다. ㄴ 주입 시간의 함수로서 유리 ICG, IHA NP 및 FA-IHA NP로 처리된 마우스의 종양 영역에서 형광 신호의 생체내 정량적 분석. ㄷ 심장, 간, 비장, 폐, 신장을 포함한 주요 장기의 형광 신호
그림 9a 및 b에서 볼 수 있듯이 PBS, 유리 ICG, IHA NP 및 FA-IHA NP로 처리한 후 5분의 NIR 조사(1W/ cm 2 ) 열화상 카메라로 촬영했습니다. 종양 부위의 약 22.1°C 증가가 FA-IHA 나노입자 처리군에서 감지되었으며, 이는 다른 군에 비해 가장 높았습니다. NIR 조사의 2주기(0일 및 2일) 후, FA-IHA NPs + NIR 그룹은 재발 없이 유의한 종양 성장 억제를 나타냈지만(그림 9c), PBS, Arte, FA-IHA NP로 처리한 그룹, PBS + NIR, ICG + NIR 및 IHA NPs + NIR은 종양 억제의 명확한 징후를 나타내지 않았습니다. 또한 90일 후 FA-IHA NPs + NIR 그룹의 마우스는 100% 생존율을 나타냈습니다(그림 9d). 이러한 결과는 NIR 조사가 있는 FA-IHA NP가 활성 표적 및 조합 광화학 요법으로 인해 우수한 생체 내 종양 치료 효능을 가졌음을 나타냅니다.
<그림><그림>
아 PBS, ICG, IHA NP 및 FA-RIPNP의 꼬리 정맥 주사 후 5분의 NIR 조사(808nm, 1W/cm2 )에서 24시간 후 종양이 있는 마우스의 종양 부위 온도 ). ㄴ PBS, ICG, IHA NP, FA-RIPNP를 꼬리 정맥에 주입한 후 NIR 조사(808 nm, 1 W/cm2 ) 5분에서 24시간 후 종양이 있는 쥐의 열화상 ). ㄷ PBS, Arte, ICG, IHA NP 및 FA-RIPNP의 정맥 주사 후 5분의 NIR 조사(808 nm, 1 W/cm 2 포함 또는 미포함) 후 HepG2 이종이식 종양 성장 프로필 ). d PBS, 유리 Arte, ICG, IHA NP 및 FA-RIPNP를 5분 NIR 조사(808 nm, 1 W/cm 2 조사)가 있거나 없는 꼬리 정맥 주사 후 종양이 있는 마우스의 생존율 )
마지막으로, 헤마톡실린 및 에오신(H&E) 염색을 사용하여 FA-IHA 나노입자 독성을 평가했습니다. 단면 이미지는 PBS 처리군과 비교하여 유의한 조직학적 병변을 나타내지 않았으며(그림 10), FA-IHA NP가 무시할 수 있는 독성을 가짐을 나타냅니다. 이는 FA-IHA NP의 성분의 안전성 때문일 가능성이 있어 임상 실습에서의 향후 사용
<그림><그림>
PBS 및 FA-IHA NP로 처리된 마우스의 심장, 간, 비장, 폐 및 신장을 포함한 주요 기관의 H&E 염색 조직 섹션
결론적으로, FA와 ICG를 공유 결합하고, 생체 외 및 생체 내에서 이미징 유도 종양 표적 조합 광화학 요법을 위해 Arte를 캡슐화하는 다기능 치료 요법제가 준비되었습니다. 제조된 FA-IHA 나노입자는 우수한 콜로이드 및 열안정성과 형광성을 나타내었다. NIR 조사에서 FA-IHA NP는 광역학 성능을 나타내는 유리 ICG보다 NIR 조사 후 Arte 방출을 유발하고 훨씬 더 많은 ROS를 생성할 수 있는 큰 광열 효과를 나타냈습니다. 접합된 FA는 시험관 내 및 생체 내에서 매우 효율적인 세포 흡수 및 종양 축적을 촉진했습니다. 또한, FA-IHA 나노입자의 고도로 효과적인 항암 효능은 시험관 내 및 생체 내에서 입증된 PTT-PDT 요법과 같은 활성 표적 열 약물 화학 요법을 결합했습니다. 전반적으로, 얻은 결과는 FA-IHA NP가 미래의 나노의학 응용에 실현 가능한 유망한 종양 표적 시스템이 될 수 있음을 나타냅니다.
아테수네이트
엽산
인간 혈청 알부민
인도시아닌 그린
근적외선
광역학 요법
폴리에틸렌 글리콜
광열 요법
나노물질
초록 X선 컴퓨터 단층촬영(CT)은 임상 실습에서 널리 사용되어 왔으며 Iohexol과 같은 조영제는 종종 정상 조직과 병든 조직 간의 CT 영상의 대비를 향상시키는 데 사용됩니다. 그러나 이러한 조영제는 약간의 독성을 가질 수 있습니다. 따라서 새로운 CT 조영제가 시급히 필요하다. 높은 원자 번호(Z =83), 저렴한 비용, 우수한 생물학적 안전성 및 우수한 X선 감쇠 특성(5.74cm2) kg−1 100keV)에서 비스무트는 나노 크기 CT 조영제 분야의 연구원들로부터 큰 관심을 받았습니다. 여기에서 BiF3를 합성했습니다.
초록 기존의 암 치료제는 다양한 부작용과 표적 종양에 대한 불충분한 손상으로 인해 비판을 받아왔다. 나노 입자의 돌파구는 전통적인 치료법과 진단을 업그레이드하기 위한 새로운 접근 방식을 제공합니다. 실제로 나노 입자는 기존의 암 진단 및 치료의 단점을 해결할 뿐만 아니라 종양 진단 및 치료를 위한 새로운 관점과 첨단 장치를 만들 수 있습니다. 그러나 나노입자에 대한 연구는 대부분 in vivo 및 in vitro 단계에 머물고 있으며, 나노입자에 대한 임상 연구는 극히 소수에 불과하다. 이 리뷰에서 우리는 먼저 암 진단 및 치료에
