카본 도트 @ 플래티넘 포르피린 합성물은 효율적인 광역학적 암 치료를 위한 치료용 나노제제로서

초록

감광제는 매우 소수성인 빛에 민감한 분자로, 광역학 요법에 사용하기가 어렵습니다. 따라서, PS의 전달을 위한 캐리어를 개발하기 위해 상당한 노력이 있어왔다. 여기에서 우리는 tetraplatinated porphyrin complex (PtPor)와 음전하를 띤 CQD 사이의 정전기 상호 작용을 통해 새로운 theranostic nanoagent (CQDs@PtPor)를 합성했습니다. 준비된 CQD 및 CQDs@PtPor의 크기와 형태는 XRD, TEM, XPS 및 FTIR 분광법과 같은 일련의 방법으로 특성화되었습니다. CQDs@PtPor 복합재는 CQD의 광학적 특성과 포르피린의 항암 기능을 단일 단위로 통합합니다. 스펙트럼 결과는 CQDs@PtPor 합성물에서 CQD에서 PtPor로의 효과적인 공명 에너지 전달을 제안했습니다. 인상적으로 CQDs@PtPor 합성물은 유기 분자 PtPor보다 더 강한 PDT 효과를 보여 CQDs@PtPor가 기존 제형보다 유리함을 시사하며, 이는 ¹ 의 향상된 효율성에 기인합니다. O₂ CQD에 의한 PtPor 생산. 따라서 이 CQD 기반 약물 나노캐리어는 시험관 내에서 향상된 종양 억제 효능과 낮은 부작용을 나타내어 암 치료에 상당한 응용 가능성을 보여줍니다.

<섹션 데이터-제목="배경">

배경

광역학 요법(PDT)은 피부의 여러 상태, 노화 관련 황반 퇴화 및 암을 비롯한 많은 인간 질병의 치료를 위한 유망한 비침습적 치료 방식으로 널리 시행되어 왔습니다[1]. PDT는 단독으로 또는 수술, 화학 요법 또는 전리 방사선과 함께 사용할 수 있습니다[2]. 광역학 요법에서 광감작제(photosensitizer, PS)는 특정 파장의 빛에 의해 조사되며, 이는 세포 내 산소로부터 활성 산소 종의 생성을 유발하여 결과적으로 근위 조직의 세포 사멸 및 괴사를 유발합니다[3,4,5,6]. 감광제는 일반적으로 빛 없이는 무해하기 때문에 종양 치료는 선택적 조명에 의해 정확하게 표적화될 수 있으므로 주변의 건강한 조직에 대한 손상을 제한할 수 있습니다[7,8,9]. 포르피린 및 프탈로시아닌 유도체와 같은 활성화 가능한 감광제는 암 이미징 및 치료 기능을 동시에 보유하는 것으로 입증되었으며 이러한 감광제 중 일부는 임상 용도로 승인되었습니다[10, 11]. 그러나 이들 중 다수는 열악한 수용해도, 장기간의 피부 감광성, 부적절한 선택성, 피부가 가장 투명한 영역(> 700 nm)에서 흡수되지 못하기 때문에 제한적이며, 이는 수많은 전통적 방법의 임상 적용에서 직면하게 됩니다. 화학. 따라서 PS를 리포솜[12], 고분자 나노입자[13, 14], 금 나노입자[15,16,17], 탄소 나노튜브[18], 그래핀[19] 및 탄소와 같은 담체에 통합하기 위한 수많은 접근법이 제안되었습니다. 나노도트 [20,21,22].

최근 탄소양자점(CQD)은 새로운 형태의 탄소나노물질로서 우수한 광학적 특성, 우수한 수용성, 낮은 독성, 우수한 생체적합성, 우수한 세포 투과성 및 손쉬운 제조 등의 독특한 특성으로 인해 상당한 주목을 받고 있습니다. 및 수정. 따라서 CQD는 광전자공학, 센싱[23, 24], 진단학[25,26,27] 및 바이오이미징 분야에서 많은 유망한 응용 프로그램으로 입증되었습니다. 지난 몇 년 동안 열수법, 마이크로웨이브법, 열처리법, 전기화학적 방법 등 다양한 CQD 합성을 위한 수많은 방법이 개발되었다[28]. 그 중 천연 전구체를 사용하여 CQD를 생성하는 열수 방법은 녹색 화학 특성으로 인해 널리 보고되었습니다[29, 30].

또한 CQD는 풍부한 표면 그룹과 합리적인 생체 적합성으로 인해 다양한 분자에 대한 로딩 플랫폼이 될 가능성이 있습니다[31, 32]. 특히, 다른 화학 그룹으로 기능화될 때 CQD는 다양한 생물 의학 응용을 위한 공유 또는 비공유 상호 작용에 의해 약물 분자, 단백질 및 앱타머와 같은 다양한 기능 요소로 조작될 수 있습니다[33]. 예를 들어, 2012년 Huang et al. 감광제-공액 탄소 점을 기반으로 한 새로운 치료학적 플랫폼을 설계했습니다. 조사 시, 준비된 CQDs-Ce6은 Ce6 단독에 비해 더 강한 형광 방출과 더 높은 광역학적 효능을 나타냈다[34]. 2014년 Choi et al. 는 ZnPc가 로드된 FA 결합 CQD를 기반으로 유사한 검사 플랫폼을 개발했습니다[3]. 같은 해에 Wang et al. TMPyP와 무독성 CQD를 정전기적으로 연결하여 접합체를 개발했습니다[35]. 2015년, Beack et al. CQDs-Ce6-HA 접합체를 합성했는데, 이는 유리 Ce6 및 CQDs-Ce6보다 훨씬 더 높은 광역학적 효과를 나타냈습니다[36].

보다 최근에 Naik et al.에 의해 새로운 4백금 처리된 포르피린 복합체가 보고되었습니다. 그 결과 백금 포르피린은 어둠 속에서 약간의 세포독성을 나타내었지만 IC₅₀ 420nm 레이저 조사에서 값이 19nM까지 감소하여 tetraplatinated porphyrin complex가 암 치료에 유망한 항암제임을 시사합니다[37]. 그러나 합성된 사백금 포르피린은 낮은 생체적합성과 수용성을 나타내어 임상적 사용에 제한이 있었다. 이를 위해 여기에서는 사백금 포르피린 복합체(PtPor)와 음전하를 띤 CQD 사이의 정전기적 상호작용을 통해 새로운 테라노스틱 나노제제(CQDs@PtPor)를 개발합니다(Scheme 1). CQDs@PtPor 복합재는 CQD의 광학적 특성과 포르피린의 항암 기능을 단일 단위로 통합합니다. 스펙트럼 결과는 CQDs@PtPor 합성물에서 CQD에서 PtPor로의 효과적인 공명 에너지 전달을 제안했습니다. 인상적으로 CQDs@PtPor는 PtPor 단독보다 더 강한 PDT 효과를 보여주었으며, 이는 ¹ 의 더 높은 효율성에 할당될 수 있습니다. O₂ CQD에 의한 PtPor 생성. 또한, CQDs@PtPor의 작은 크기는 EPR 효과를 통해 종양 부위에 선택적 축적을 가능하게 할 수 있습니다. 따라서 준비된 나노자석(CQDs@PtPor)은 암 치료에 큰 응용 가능성을 보였다.

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CQDs@PtPor 준비의 개략도

방법

Trans-platinum diammine dichloride(transplatin)는 Aladdin®에서 구입했습니다. 1,3-디페닐이소벤조푸란(DPBF)은 Sigma-Aldrich로부터 입수했습니다. 모든 용매는 Tianjin Fu Chen Chemical Reagents에서 구입했습니다. 다른 화학물질은 Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.에서 구입하여 받은 그대로 사용했습니다.

[Trans-PtCl(NH₃의 합성) )₂ ]₄ -5,10,15,20-테트라(4-피리딜)-포르피린 질산염

트랜스플라틴(0.193mmol, 58mg) 및 질산은(0.193mmol, 33mg)을 DMF 5mL에 용해시켰다. 24시간 동안 끈 후, 생성된 백색 염화은을 원심분리를 통해 생성된 탁한 용액에서 제거하여 투명한 용액을 얻은 다음, 이를 5,10,15,20-테트라(4-피리딜)포르피린 현탁액에 첨가하였다. (0.487mmol, 30mg) 3mL DMF 중. 50℃에서 48시간 동안 교반한 후, 혼합물을 실온으로 냉각시켰다. 그 다음, 디에틸에테르 10mL를 가하여 적색 침전물을 얻은 후 메탄올, 디클로로메탄, 디에틸에테르로 세척하였다. 마지막으로, 샘플을 진공 하에 건조시켜 81 mg 생성물을 얻었다. 수율 86%. ¹ H NMR(400MHz, DMSO-d₆ ):δ 9.45(d, 8H), 9.14(s, 8H), 8.52(m-피리딜, d, 8H), 4.70(NH3 , s, 24H), - 3.04(s, 2H); MS(ESI):m /z =1209 [M-3(NO₃) )-2{PtCl(NH₃ )₂ }]⁺ , 1074 [M-4(NO₃ )-2{PtCl(NH₃ )₂ }-2NH₃ -Cl-2H]⁺ , 883 [M-4(아니요₃ )-3{PtCl(NH₃ )₂ }]⁺ , 866 [M-4(아니오₃ )-3{PtCl(NH₃ )₂ }-NH₃ ]⁺ , 812 [M-4(NO₃ )-3{PtCl(NH₃ )₂ }-Cl-2(NH₃ )]⁺ , 574 [M-4(아니오₃ )-2{PtCl(NH₃ )₂ }]²⁺ .

CQD 준비

일반적으로, 시트르산(0.45g) 및 에틸렌디아민(500μL)을 DI-물(10mL)에 용해시켰다. 그런 다음 용액을 폴리(테트라플루오로에틸렌)(테플론) 라이닝된 오토클레이브(30mL)로 옮기고 200°C에서 5시간 동안 가열했습니다. 반응 후 반응기를 물 또는 자연적으로 상온으로 냉각시켰다. 갈색-검정색인 조 생성물을 원심분리기에서 30분 동안 정제하여 덩어리 입자를 제거한 다음 탈이온수로 투석하여 CD를 얻었다.

CQDs@PtPor 합성물의 준비

피리딘 고리에 4개의 양전하를 지닌 PtPor 분자는 정전기적 상호작용을 통해 음전하를 띤 CQD의 표면에 결합하여 CQDs@PtPor 합성물을 얻을 수 있습니다. 일반적으로, 3mL DMSO에 용해된 20mg PtPor를 12mL 물에 분산시켰다. 용액을 CQD 현탁액에 천천히 첨가했습니다(15mL H_{2에 용해된 5mg CQDs O) 초음파 처리 중. 상온에서 24시간 동안 교반한 후 원심분리기로 30분간 정제하여 덩어리를 제거한 후 탈이온수로 2일간 투석하였다. CQDs@PtPor의 수용액을 4°C에서 동결건조하여 원하는 제품을 생성했습니다.}

CQD의 양자 수율 계산

CQD의 양자 수율은 퀴닌 설페이트를 기준으로(0.1 M H₂ SO₄ 수용액, 형광 양자 수율 ~ 54%):

$$ \upvarphi \kern0.5em =\kern0.5em {\upvarphi}_{\mathrm{st}}\left(I/{I}_{\mathrm{st}}\right)\;{\left( \upeta /{\upeta}_{\mathrm{st}}\right)}^2 $$

여기서 Φ는 형광 양자 수율, I 는 곡선의 기울기이고 η는 용매의 굴절률입니다. 아래 첨자 "st"는 알려진 양자 수율의 참조를 나타냅니다(0.1 M H₂의 퀴닌 설페이트 SO₄ ). 재흡수를 최소화하기 위해 360 nm의 여기 파장에서 흡수를 0.1 이하로 유지했습니다.

싱글렛 산소 생성

샘플과 3-디페닐이소벤조퓨란의 용액을 유리 큐벳(3mL)에 실온에서 조사하였다. 415 nm에서 DPBF의 흡수 감쇠는 3분에서 30분까지의 조사 간격으로 측정되었습니다. 일중항 산소의 생성은 일중항 산소 소광제인 DPBF를 통해 정성적으로 평가하였다. ¹ 생성에 비례하는 DPBF 흡수 감쇠 비율 O₂ , 는 초기 흡광도와 주어진 조사 기간 후 흡광도의 차이로 평가되었습니다. 각 실험은 세 번 반복되었습니다.

CQD, PtPor 및 CQDs@PtPor의 세포독성 분석

인간 자궁경부암(HeLa) 세포는 37°C에서 5% 우태아혈청(FCS), 100U/mL 페니실린, 100μg/mL 스트렙토마이신이 보충된 둘베코 변형 독수리 배지(DMEM)에서 배양되었습니다.>2 . MTT(methylthiazolyltetrazolium) 생존력 분석은 표준 방법에 따라 수행되었습니다. 간단히 말해서, HeLa 세포(3 × 10³ /well)을 약물에 노출시키기 전에 24시간 동안 96-웰 플레이트에 접종했습니다. 세포를 암실에서 밤새 샘플로 처리하였다. 세포 독성은 MTT 감소 분석에 의해 결정되었습니다. 세포 단층을 인산완충식염수(PBS)로 두 번 헹군 다음 37°C에서 50μL MTT 용액(0.5mg/mL)과 함께 3시간 동안 인큐베이션했습니다. 배지를 제거한 후 DMSO 100μL를 추가했습니다. 용액을 30분 동안 흔들어 형성된 포르마잔 결정을 살아있는 세포에 용해시켰다. 흡광도는 Labsystem Multiskan 마이크로플레이트 판독기(Merck Eurolab, Switzerland)에서 이중 파장, 540 nm 및 690 nm에서 측정되었습니다. 각 투여 농도는 3중 웰에서 수행되었으며 MTT 분석에 대해 두 번 반복되었습니다.

샘플의 광세포독성은 유사한 프로토콜에 의해 평가되었습니다. 일반적으로 HeLa 세포(3 × 10³ 웰당)을 약물에 노출시키기 전에 24시간 동안 96-웰 플레이트에서 인큐베이션했습니다. 세포를 암실에서 샘플로 밤새 처리하였다. 그 후, 세포를 단열 필터와 500 nm 롱패스 필터가 장착된 50 W 크세논 램프에 10분 동안 노출시켰다. 플루언스 속도는 6mW/cm² 였습니다. . 세포 생존력은 MTT 감소 분석에 의해 결정되었습니다.

CQDs@PtPor의 바이오이미징 애플리케이션

세포 이미징은 공초점 레이저 스캐닝 현미경을 사용하여 평가되었습니다. HeLa 세포(5 × 10⁴ 웰당 세포)를 6-웰 배양 플레이트에 접종하고 12시간 동안 부착되도록 하였다. 그런 다음 세포를 37°C에서 1시간 동안 CQDs@PtPor(0.25mg/mL)로 처리했습니다. 그 후, 상층액을 조심스럽게 제거하고 세포를 PBS로 3회 세척하였다. 그 후 슬라이드를 장착하고 ZEN 2009 소프트웨어(Carl Zeiss)를 사용하여 공초점 현미경(Zeiss Laser Scanning Confocal Microscope; LSM7 DUO)으로 관찰했습니다.

<섹션 데이터-제목="결과">

결과

CQDs@PtPor 준비

CQD는 반응식 1과 같이 문헌 [38]에 기재된 방법에 따라 원 포트 열수 반응을 통해 제조되었습니다. PtPor는 치환된 트랜스플라틴과 5, 10, 15, 20-Tetra(4-pyridyl ) 보고된 방법에 따른 포르피린 [37]. PtPor 분자는 피리딘 고리에 4개의 양전하를 가지고 있기 때문에 정전기 상호작용을 통해 음전하를 띤 CQD의 표면에 결합하여 원하는 CQDs@PtPor 합성물을 생성할 수 있습니다.

CQDs@PtPor의 특성

투과 전자 현미경(TEM) 이미지(그림 1 왼쪽)는 준비된 CQD와 CQDs@PtPor가 균일한 크기로 균일하게 분포되어 있음을 보여줍니다. 그림 1 오른쪽에 표시된 입자 크기는 좁고(1–9 nm) 히스토그램으로 결정된 평균 크기는 CQD 및 CQDs@PtPor에 대해 각각 2.5 및 7.6 nm입니다. CQDs@PtPor의 평균 크기는 CQDs의 평균 크기보다 큽니다. 아마도 정전기 상호작용을 통해 CQD 표면에 PtPor 분자가 흡착되기 때문일 것입니다.

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a의 TEM 이미지(왼쪽) 및 해당 크기 분포 히스토그램(오른쪽) CQD 및 b CQDs@PtPor

그림 2a는 합성된 CQD의 X선 회절(XRD) 패턴을 보여줍니다. CQD의 넓은 XRD 피크는 약 23°로 나타나며 이는 CQD의 무질서한 구조를 나타냅니다[39]. CQD의 기능 그룹은 FTIR 분광법으로 특성화되었습니다. 그림 2b에서 볼 수 있듯이 3000~3500cm의 넓은 피크^-1 하이드록실 및 아미노 그룹의 존재를 나타내는 O-H 및 N-H 신축 진동에 기인합니다. 1150 및 1230cm⁻¹ 에서 피크 각각 C-O 및 C-N 신축 진동에 기인합니다. 아미드 결합은 1678 및 1392 cm^-1 의 일반적인 피크로 확인됩니다. , 각각 아미드의 C=O 및 C-N의 진동에 기인합니다. 마지막으로 1600cm⁻¹ 에서 피크 C=C/C=N 결합으로 식별됩니다. 구연산의 FTIR 결과와 비교할 때, CQD는 구연산(CA)의 유의한 특성 흡수를 나타내지 않았으며, 이는 CA가 가수분해 과정에서 대부분 탄화되어야 함을 나타냅니다. 게다가 1700cm⁻¹ 에서 새로운 날카로운 피크 , 아미드 결합에 기인하는 것으로 밝혀졌으며, 이는 에틸렌디아민이 -CONH- 결합을 통해 CQD의 표면에서 기능화되어야 함을 나타냅니다. CQD 및 CQDs@PtPor의 평균 직경 및 입자 크기 분포는 DLS 측정에 의해 결정되었습니다(추가 파일 1:그림 S1 및 그림 2c). 그림 2c에서 보는 바와 같이 CQDs@PtPor의 평균 크기는 약 9.2 nm로 TEM 테스트 결과와 일치한다. CQD와 PtPor 사이의 접합을 확인하기 위해 제타 전위 측정을 추가로 수행했습니다. 그림 3d에서 볼 수 있듯이 자유 CQD의 제타 전위는 표면의 음전하로 인해 - 15.6mV입니다. PtPor와 결합한 후 CQDs@PtPor 합성물의 제타 전위가 4.5mV로 변경되어 PtPor 분자에 의한 CQD의 성공적인 적용을 나타냅니다.

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CQD의 XRD 패턴(a ). CQD의 FTIR 스펙트럼(b ). 동적 광산란으로 측정한 CQDs@PtPor의 입자 크기 분포(c ). CQD 및 CQDs@PtPor의 제타 전위(d )

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XPS 조사 스펙트럼(a ) 및 C 1(b ), N 1초(c ) 및 O 1(d ) CQD의 고해상도 XPS 스펙트럼

X선 광전자 분광법(XPS)을 수행하여 CQD(그림 3)와 CQDs@PtPor(추가 파일 1:그림 S2)의 화학적 조성을 추가로 조사했습니다. 그림 3a에서 CQD의 조사 스펙트럼은 표면에 존재하는 원소가 C, N, O임을 나타내고 관련 신호는 각각 535, 402, 283 eV이다[40]. 그림 3b에 표시된 C 1s 신호는 284.4eV, 286.3eV 및 288.2eV에서 3개의 별개의 피크를 가지며 각각 C-C 결합, C-O 결합 및 C=O 결합에 할당됩니다. 그림 3c에 표시된 고해상도 XPS N 1s에는 395.3, 399.1 및 402.2 eV에서 결합 에너지가 있는 3개의 피크가 장착되어 있으며, 각각 pyridine-like N, pyrrolic N 및 4차 N에 해당합니다[41]. O 1s의 디콘볼루션은 C-O 및 O-H 피크(그림 3d)를 나타내어 CQD 표면에 큰 카르복실기가 존재함을 나타냅니다.

CQDs@PtPor의 광물리적 속성

UV-Vis 흡수 및 형광 스펙트럼을 실행하여 합성물의 광물리적 특성을 조사했습니다. 도 4a에 도시된 바와 같이, CQDs@PtPor 합성물은 CQD와 포르피린으로부터 특징적인 피크를 나타내었다. 예를 들어, 360nm 부근의 상당한 흡수 피크는 아마도 CQD로부터의 n → π* 전이에 할당되었을 것입니다[42]. 반면 425nm, 520nm 및 580nm 부근의 피크는 포르피린의 소렛 및 Q 밴드에 기인합니다. , 각각. CQD의 수용액은 365nm 자외선(UV) 램프의 조사 하에서 청색 방출을 나타낸다. 게다가, CQD는 여기 의존적 PL 거동을 나타내었고, 여기 파장이 280에서 500 nm로 변경될 때 방출 피크가 460에서 552 nm로 이동하는 것으로 나타났습니다(그림 4b). 준비된 CQD의 형광 양자 수율은 퀴닌 설페이트를 기준으로 했을 때 36%였습니다.

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UV-Vis 흡수(a ) 및 형광성(b ) CQD, PtPor 및 CQDs@PtPor의 스펙트럼. 형광 스펙트럼(c ) 여기 파장이 다른 CQD. 형광 붕괴(d ) CQD 및 CQDs@PtPor. 샘플 농도:CQDs(5μg/mL), CQDs@PtPor(5μg/mL, 3μg/mL) 및 PtPor(3μg/mL)

토론

CQDs@PtPor 합성물의 형광 공명 에너지 전달(FRET) 효과는 CQDs@PtPor와 CQD 및 PtPor의 형광 강도를 비교하여 조사할 수 있습니다. 동일한 농도의 CQDs, PtPor 및 CQDs@PtPor의 형광 스펙트럼 및 강도는 360 nm 여기에서 측정되었습니다(그림 4c). CQD는 36%의 높은 PL 양자 수율과 함께 360nm에서 매우 강한 흡수를 나타내기 때문에(그림 4a), 매우 강한 형광을 방출합니다. 이에 반해 PtPor는 360 nm에서 흡수율이 매우 낮고 PL 양자 수율이 1% 미만으로 매우 약한 발광을 보인다. 현저하게, CQDs@PtPor의 청색 방출(500 nm)의 강도는 자유 CQD와 비교하여 분명히 감소한 반면, 적색 방출(660 nm)은 PtPor 단독에 비해 상당히 향상되어 CQDs@PtPor 합성물의 효율적인 에너지 전달을 나타냅니다. . CQDs@PtPor 합성물에서 CQD의 형광 수명은 그림 4d와 같이 자유 CQD의 형광 수명에 비해 감소했습니다. 도너 수명의 이러한 명백한 감소는 CQDs@PtPor 합성물의 CQD에서 PtPor로의 효과적인 공명 에너지 전달을 추가로 나타냅니다.

일중항 산소 생성은 PDT의 핵심 요소이므로 ¹ O₂ 생성은 1,3-diphenylisobenzofuran(DPBF)을 ¹ 으로 사용하는 화학적 방법에 의해 결정되었습니다. O₂ 찾아 헤매다. 일반적으로 DPBF의 흡수 강도는 일중항 산소가 있는 상태에서 점차 감소합니다. 따라서 DPBF의 흡수 강도 감소율은 일중항 산소의 상대 수율을 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 본 실험에서는 CQDs(5mg/mL), PtPor(5mg/mL), CQDs@PtPor(5mg/mL)를 각각 DPBF(10mM)와 혼합한 후 크세논 램프를 조사하였다. 도 5a에 도시된 바와 같이, CQD를 첨가한 후, DPBF의 흡수는 조사 시간의 연장에 따른 어떠한 변화도 나타내지 않았으며, 이는 CQD가 유의한 일중항 산소 생성을 갖지 않음을 나타낸다. 게다가, CQDs@PtPor 합성물은 PtPor보다 훨씬 높은 DPBF에 대한 매우 명백한 저하를 나타내어 ¹ O₂ 포르피린의 수율은 CQD의 역할 하에 향상될 수 있습니다. 한편 ¹ 의 제작은 O₂ 디클로로플루오레세인(DCFH) 시약을 사용하여 추가로 정량화했습니다. 녹색 형광(λ_em =525 nm)의 DCFH는 ¹ 과 반응할 때 양적으로 증가하는 것으로 알려져 있습니다. O₂ 감광제에서 생성됩니다. 그림 5b에서 보는 바와 같이 CQDs@PtPor 합성물은 ¹ 의 더 높은 효율을 보였다. O₂ 순수한 PtPor보다 생산. 이 결과는 DPBF 방법으로 얻은 결과와 매우 일치합니다.

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DPBF 방법에서 CQD, PtPor 및 CQDs@PtPor의 일중항 산소 생성(a ) 및 DCFH 방법(b )

HeLa 세포에 대한 CQDs, PtPor 및 CQDs@PtPor의 세포독성은 MTT(methylthiazolyltetrazolium) 분석을 통해 테스트되었습니다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 3개의 샘플 모두 암실에서 24시간 동안 처리한 후 HeLa 세포에 대해 무시할만한 세포독성을 나타내었다. 90% 이상의 암세포가 농도가 50㎍/mL로 증가된 상태에서 여전히 살아 있었고, 이는 세 가지 샘플 모두가 어둠 속에서 암세포에 부정적인 영향을 미치지 않았음을 시사합니다. 또한, 유사한 방법을 사용하여 3개의 샘플의 광세포 독성을 추가로 평가했습니다. 도 6b에 나타난 바와 같이 암세포를 CQDs@PtPor로 24시간 동안 처리한 후 광조사한 후, 샘플 농도가 증가함에 따라 세포 생존율이 점진적으로 감소하였다. CQDs@PtPor의 농도가 50μg/mL일 때 암세포의 생존율은 8%에 불과하여 PtPor 단독(18%) 및 CQD(90%)보다 현저히 낮았습니다. 즉, CQDs@PtPor 복합재는 PtPor 단독보다 더 강력한 치료 효능을 나타내어 CQDs@PtPor가 기존 제제보다 유리함을 시사하며, 이는 아마도 CQD에 의한 PtPor의 일중항 산소 생성 효율이 향상되었기 때문일 것입니다.

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흑색 세포독성(a ) 및 광세포독성(b ) 다른 농도의 CQD, PtPor 및 CQDs@PtPor

순수한 CQD, PtPor 및 CQDs@PtPor의 세포 흡수는 405nm 레이저의 여기 하에 공초점 레이저 스캐닝 현미경을 사용하여 연구되었습니다. 그림 7에서 보는 바와 같이 CQDs@PtPor 합성물은 주로 HeLa 세포의 세포질에 분포한다. 게다가, CQDs의 청색 형광 이미징은 CQDs@PtPor 합성물의 PtPor의 적색 방출과 거의 중첩되어 CQDs@PtPor 합성물이 세포에 들어간 후 CQD와 PtPor가 결합 상태로 남아 있음을 나타냅니다. 이러한 결과는 CQDs@PtPor 합성물이 세포 환경에서 안정적이고 세포에서 여전히 형광 공명 에너지 전달을 수행할 수 있음을 확인합니다.

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50μg/mL의 순수 CQD로 처리한 후 405nm 여기에서 HeLa 세포의 공초점 형광 현미경 이미지(a –ㄷ ), PtPor(d –f ) 및 CQDs@PtPor(g –나 ) 24시간 동안 아 , d , 지 밝은 지역. ㄴ , e , h 410-450 nm의 파장 영역에서 감지된 CQD 이미징 채널. ㄷ , f , 나 590 nm 롱 패스 영역으로 감지된 PtPor 이미징 채널; (스케일 바 =20μm)

결론

새로운 치료학적 나노제제(CQDs@PtPor)는 사백금화된 포르피린 복합체(PtPor)와 음으로 하전된 CQD 사이의 정전기적 상호작용을 통해 성공적으로 설계 및 개발되었습니다. 준비된 CQDs@PtPor 합성물은 높은 수분산성, 우수한 안정성 및 생체적합성, 향상된 감광제 형광 검출을 나타냈습니다. CQDs@PtPor의 PDT 효과는 PtPor 단독의 PDT 효과에 비해 크게 향상되었으며, 이는 ¹ 의 향상된 효율성으로 인해 CQDs@PtPor가 기존 제형보다 유리함을 시사합니다. O₂ CQD에 의한 PtPor 생성. 따라서 이 CQDs 기반 나노약제는 시험관 내에서 낮은 부작용뿐만 아니라 암세포에 대한 향상된 치료 효능을 보여 가까운 장래에 암 환자를 치료하기 위해 임상에서 적용할 수 있는 큰 잠재력을 보여줍니다.