铁掺杂的聚2-硝基-1,4-苯二胺纳米球的制备及在光热/光动力/化学动力学肿瘤治疗中的应用

肿瘤微环境(TME)的复杂性,使得单一治疗方式很难实现完全治愈。 为此,构建了一种负载吲哚菁绿(ICG)的铁掺杂的聚2-硝基-1,4-苯二胺多功能纳米球Fe-PNPD-ICG(FPIs),用于光热(PTT)/光动力(PDT)/化学动力学(CDT)的联合治疗。 在808 nm激光器照射下,ICG作为光敏剂可以产生单线态氧,铁掺杂的聚2-硝基-1,4-苯二胺纳米球作为光热剂具有36.65%的光热转换效率。 FPIs一旦内化到肿瘤内,由Fe³⁺/Fe²⁺转化引发Fenton反应产生·OH实现化学动力学治疗,反应过程中可以清除TME中过表达的谷胱甘肽(GSH),从而降低肿瘤中的抗氧化能力。 同时,产生的氧气可以改善TME中乏氧情况,增强PDT的治疗效果。 因此,FPIs是PTT/PDT/CDT联合治疗的一种理想材料,在肿瘤治疗中具有潜在的应用前景。     

pH/酶/光热多重响应的金纳米笼/透明质酸核壳结构纳米载体的制备与性能

以金纳米笼(AuNC)为核, 巯基化改性的透明质酸(LC-HA)为壳, 盐酸阿霉素(DOX)为药物模型, 通过简单的一锅法制备了核壳结构载药纳米粒子DOX@AuNC@HA(DAH). 金纳米笼为药物装载提供容器且赋予载体光热性能, 改性的透明质酸对金纳米笼进行包封并提供pH/酶响应及靶向介导功能. 对DAH的结构进行了表征, 并进行了载药、 控释性能以及细胞摄取和细胞毒性的研究. 结果表明, 核壳结构纳米微粒DAH具有较高的载药能力, 在激光源的照射下具有较好的循环稳定性和较高的光热转换率. 在pH=7.4的磷酸盐缓冲液中, DAH具有较高的稳定性, 20 h的药物泄露率低于20%; 而在酸性环境、 透明质酸酶(HAase)及光热作用下, DAH均能较快地释放出装载的药物, 展现出较好的刺激响应性. 此外, DAH能够更多地被肿瘤细胞摄取, 表现出一定的靶向性; 当化疗与光热疗法共同作用时, 肿瘤细胞的活性大大减弱, 展现出了联合疗法的优势及潜力.     

银纳米粒子修饰的二维金属-有机框架纳米片用于光热增强银离子释放抗菌

近年来,二维(2D)金属-有机框架(MOF)纳米复合材料被广泛的应用于生物医学领域,尤其是在抗菌方面。在此,我们通过光照诱导还银离子成功在二维MOF纳米片上生长银纳米粒子,得到了一种银纳米粒子(Ag NPs)修饰的二维Zr-Fc-MOF (MOF-Ag)纳米片,并将其用于光热增强Ag⁺释放抗菌治疗。通过水热法和超声处理合成MOF纳米片,然后通过原位光辐照诱导还原在MOF纳米片上生长Ag NPs。系列表征结果表明Ag NPs成功负载到MOF纳米片上。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的修饰不仅可以增强MOF-Ag在溶液中的稳定性,还可以增强它的生物相容性。在近红外激光(NIR)照射下,MOF纳米片可以在短时间升温,而温度的升高可以加速Ag NPs在溶液中氧化为银离子。通过细菌生长曲线、菌落相对数和细菌形态变化等实验表明PVP@MOF-Ag纳米片具有优异的广谱杀菌性能。此外,2D MOF纳米片良好的光热性能不仅可以增强Ag⁺的释放,还可以增强细胞膜的通透性,随后进入细菌中的Ag⁺可以诱导内源性活性氧的产生,从而引发细菌的氧化应激,实现高效抗菌。基于良好的体外抗菌性能,进一步将PVP@MOF-Ag纳米片用于小鼠伤口愈合,在此期间PVP@MOF-Ag纳米片表现出良好的治疗效果和生物安全性。我们的研究结果表明,PVP@MOF-Ag纳米片可以作为光热增强Ag⁺释放抗菌治疗和伤口愈合的有效平台。     

基于金属纳米材料的癌症光热切除疗法

在癌症治疗中,传统的手术疗法、放射疗法和化学疗法会伤害到体内正常的组织以及带来一些其他的副作用,因此新的治疗手段,如在近红外激光中利用感光增强布光热切除疗法（PTA）已经开始被研究应用于癌症治疗.在当前新兴的纳米科学领域中,有许多相关的研究成果被认为可以作为新的纳米技术手段直接应用于癌症的检测和治疗中.光热切除疗法（PTA）的基本原理是在激光照射条件下,利用光热转换产生的高热量来破坏消除癌细胞,其中,在癌细胞位点上强的光照吸收以及高的光热转换效率是光热切除疗法（PTA）能否成功实施的关键.在贵金属纳米材料中,如金纳米颗粒和银纳米颗粒,由于他们对光具有很强的表面等离子共振吸收效应,因而他们可以在光热切除疗法（PTA）应用中有效地增强光热转换效率,而且关于金属纳米材料的结构优化以及其相关的光热转换性质的研究目前也已经有了显著的成果.在光热切除疗法中,理想的纳米金属材料应该具有下列一些特征：具有强的以及可调的表面等离子共振吸收、容易传输、毒性低以及容易与目标癌细胞结合.在这篇综合评述文章中,我们将主要讲述包括金纳米颗粒、纳米棒、纳米壳结构、纳米笼状结构以及纳米空心球结构等不同结构的金纳米材料在光热切除疗法（PTA）应用中的研究.在这些不同结构的纳米材料中,金纳米空心球由于具有较小的尺寸（30～50nm）和球状结构,以及很强的、并且半峰宽较窄的可调节的表面等离子共振效应,因此在光热切除疗法（PTA）中表现出最佳的综合性质.     

二维层状钴铁双氢氧化物用于癌症协同光治疗

癌症的光子疗法是一种选择性治疗新技术,近几年得到迅猛的发展,该疗法拥有创伤小、选择性好且毒性低、无耐药性等优点。 我们采用水热合成法制备了一种新型的层状钴铁双氢氧化物纳米片(Co-Fe-LDH),利用其具有较大比表面积、稳定高、生物相容性好等的特点,负载光敏剂IR783(LDH-IR783),在近红外激光的刺激下实现癌症的光热光动力协同光治疗。 对所合成的Co-Fe-LDH进行了组成、形貌、光学性质、活性氧(ROS)生成、热量释放等表征,并在细胞及活体水平进行抗癌测试。 实验结果表明,所制备的纳米复合物具有稳定的结构、高IR783负载率以及良好的分散性,并且,在近红外光源照射下表现出优异的光热/光动力效应,能够快速产生大量的活性氧,迅速地释放热量,产生显著的光毒性,能够有效地诱导HeLa细胞的凋亡。 体内抗癌实验表明,所制备的纳米复合物有效地抑制了实体肿瘤的生长,并且未对正常组织产生明显的损伤,毒副作用较低。 这些初步结果将为光热/光动力协同纳米粒子的设计和应用提供新的思路。     

介孔钛纳米复合团簇应用于光热-光动力疗法

在本文,采用水热法合成了一种新型的介孔二氧化钛/碳/亚甲蓝复合纳米团簇(TiO₂@C-MB),并应用于肿瘤细胞的光动力(PDT)和光热治疗(PTT)。系统中介孔二氧化钛作为有效的光敏剂,MB作为重要的光敏添加剂以改善二氧化钛纳米晶的光化学效应,并将其光响应区域拓宽至光动力学疗法的理想治疗窗(650~900 nm)。柠檬酸在水热条件下被还原成碳并裹覆在二氧化钛表面。碳层表现出良好的光热效果,也充当多功能的电子受体以加速生成单线态氧。该纳米团簇不仅可以保持肿瘤细胞内部高浓度的MB和二氧化钛以产生大量的单线态氧杀死肿瘤细胞,而且可以避免MB退化失活。     

介孔钛纳米复合团簇应用于光热-光动力疗法

采用水热法合成了一种新型的介孔二氧化钛/碳/亚甲蓝复合纳米团簇(TiO_2@C-MB),并应用于肿瘤细胞的光动力(PDT)和光热治疗(PTT)。系统中介孔二氧化钛作为有效的光敏剂,MB作为重要的光敏添加剂以改善二氧化钛纳米晶的光化学效应,并将其光响应区域拓宽至光动力学疗法的理想治疗窗(650~900 nm)。柠檬酸在水热条件下被还原成碳并裹覆在二氧化钛表面。碳层表现出良好的光热效果,也充当多功能的电子受体以加速生成单线态氧。该纳米团簇不仅可以保持肿瘤细胞内部高浓度的MB和二氧化钛以产生大量的单线态氧杀死肿瘤细胞,而且可以避免MB退化失活。     

新型共价有机骨架基金纳米复合材料的合成及性能

本研究采用原位还原法将金纳米粒子(AuNPs)负载到共价有机骨架(COF_BDP/CD-S-3)上,形成载金纳米复合材料(COF_BDP/CD-S-3-Au),利用SEM、TEM、XRD和TGA等方法对其进行表征。研究结果表明,COF_BDP/CD-S-3-Au为具有介孔结构的粒径700～800 nm的球形结构,并具有良好的热稳定性和抗氧化性能,对DPPH自由基、ABTS自由基和FRAP自由基均具有一定的清除效果;当808nm激光照射0.25mg/mL COF_BDP/CD-S-3-Au样品时,其光热效应(PTT)明显,光热转化率为12.57%,对四种常见菌呈现优异的光热协同抗菌作用。因此,COF_BDP/CD-S-3-Au作为一种新型的纳米复合材料,在化妆品和生物医学领域具有良好的应用前景。     

纳米TiO_(2)光催化抗菌应用的研究进展北大核心CSCD

光催化纳米TiO_(2)以其出色的光催化、化学稳定性以及广谱抗菌性受到科研人员的青睐。然而,其存在的一些问题,如宽带隙、高过电位和光生载流子快速复合等限制了其光催化性能。本文综述了近年来TiO_(2)光催化在抗菌方面的研究进展。对纳米TiO_(2)光催化抗菌作用机理进行了探讨,并讨论了提高TiO_(2)光催化抗菌活性的几种策略,包括进行纳米TiO_(2)结构设计、光的调控、掺杂金属离子、掺杂非金属离子、贵金属修饰和偶联其他材料。改性TiO_(2)光催化剂显著抑制了细菌细胞的生长,在生物医学工程领域具有独特的应用前景。     

三元共聚法制备高亮度近红外二区荧光共轭聚合物纳米粒子及其二区光热治疗应用

为获得同时具有优异的溶解性,高亮度的近红外二区(NIR-Ⅱ,1000～1700 nm)荧光和强的NIR-Ⅱ光热转换能力的共轭聚合物,采用三元共聚策略构建了基于强电子受体和供体的NIR-Ⅱ发射共轭骨架.在此基础上,进一步通过调控电子给体BDT与2TC之间的比例,得到了一系列具有NIR-Ⅱ吸收和优异溶解性的共轭聚合物(BDT-2TC12,BDT-2TC11,BDT-2TC21).这些聚合物在700～1200 nm具有较强的NIR吸收,并在808 nm激光激发下表现出在1000～1400 nm区域内的优异NIR-Ⅱ荧光性能.利用纳米沉积的方法,将目标聚合物BDT-2TC12用两亲性的二硬脂酰磷脂酰乙酰胺-甲氧基聚乙二醇(DSPE-mPEG)进行包覆,制备得到水溶性良好的纳米粒子(BDT-2TC12NPs).该纳米粒子具有良好的稳定性,在808和1064 nm处均有较强的吸收.在1064 nm激光照射下,纳米粒子表现出优异的NIR-Ⅱ光热转换效果,可以实现对肿瘤细胞的光热治疗(PTT).在808 nm的激光激发下,纳米粒子还可以实现对小鼠血管和其他生物组织的高清晰度的NIR-Ⅱ荧光成像(FI).     

具有聚集诱导发光性质的近红外荧光染料

聚集诱导发光(AIE)现象的发现为解决传统有机荧光分子在高浓度和聚集形态下存在的荧光猝灭问题提供了最佳方案,并实现了在光电器件、化学传感、生物成像和靶向治疗等众多领域的广泛应用。随着对AIE发光机理研究的不断深入,AIE分子体系得到了极大的扩展。其中,一类具有给体-受体结构的AIE分子能够显著降低分子能隙,使发光分子波长从可见光区(400~700 nm)延伸到近红外(NIR)区(700~1700 nm)。由于NIR发光分子在生物医学领域中的独特优势,其已成为目前AIE研究的热点。随着对NIR分子设计及应用的不断探索,附加不同功能且发光波长更长的AIE分子也被开发出来了,并实现了对生物体特定组织的NIR荧光成像、光声成像、光动力治疗和光热治疗等。本文总结了近年来具有AIE性能的NIR荧光分子的结构及其在生物医学领域的相关应用。     

铅中毒治疗的新进展

概述了近十年来铅中毒治疗的演变,介绍了西医及中医的各种治疗措施与方法,包括：二巯基丁二酸类药物、维生素类药物、某些食品添加剂和保健制剂及中药驱铅疗法。     

光动力治疗用酞菁类光敏剂的合成研究进展

本文介绍了光动力治疗原理、酞菁类光敏剂的合成方法及其近年来得到的研究进展,并介绍了酞菁在光动力治疗中的光化学生物过程和光漂白现象,还对其存在的缺点和今后的研究方向进行了讨论.     

GSH/ROS Dual-Responsive Supramolecular Nanoparticles Based on Pillar[6]arene and Betulinic Acid Prodrug for Chemo–Chemodynamic Combination Therapy

Chemodynamic therapy (CDT) based on intracellular Fenton reactions is attracting increasing interest in cancer treatment. A simple and novel method to regulate the tumor microenvironment for improved CDT with satisfactory effectiveness is urgently needed. Therefore, glutathione (GSH)/ROS (reactive oxygen species) dual-responsive supramolecular nanoparticles (GOx@BNPs) for chemo–chemodynamic combination therapy were constructed via host–guest complexation between water-soluble pillar[6]arene and the ferrocene-modified natural anticancer product betulinic acid (BA) prodrug, followed by encapsulation of glucose oxidase (GOx) in the nanoparticles. The novel supramolecular nanoparticles could be activated by the overexpressed GSH and ROS in the tumor microenvironment (TME), not only accelerating the dissociation of nanoparticles—and, thus, improving the BA recovery and release capability in tumors—but also showing the high-efficiency conversion of glucose into hydroxyl radicals (·OH) in succession through intracellular Fenton reactions. Investigation of antitumor activity and mechanisms revealed that the dramatic suppression of cancer cell growth induced by GOx@BNPs was derived from the elevation of ROS, decrease in ATP and mitochondrial transmembrane potential (MTP) and, finally, cell apoptosis. This work presents a novel method for the regulation of the tumor microenvironment for improved CDT, and the preparation of novel GSH/ROS dual-responsive supramolecular nanoparticles, which could exert significant cytotoxicity against cancer cells through the synergistic interaction of chemodynamic therapy, starvation therapy, and chemotherapy (CDT/ST/CT).     

基于长波长光激发的光敏剂和载体在肿瘤光动力治疗中的应用

光动力疗法是近年来兴起的一种新型的微创性治疗肿瘤的方法,目前已经成功地应用于临床上多种恶性肿瘤治疗中,并取得了良好的效果。然而,由于生物组织对可见光的吸收和散射,使得光线无法穿透组织到达身体内的目标区域,所以该疗法更适用于浅表肿瘤的治疗。长波长光尤其是近红外光具有良好的组织穿透深度,其在治疗组织深处的肿瘤方面具有显著的优势。基于长波长光激发的光敏剂及载体在实体肿瘤的治疗领域已经取得了丰硕的研究成果。本文将从光敏剂的研发、双光子激光的使用、上转换纳米粒子的引入等方面简要概述近十年来用于光动力治疗中的组装体系,以及长波长激发光在光动力治疗方面的发展趋势。     

Polyethylene glycol phospholipids encapsulated silicon 2,3-naphthalocyanine dihydroxide nanoparticles (SiNcOH-DSPEPEG(NH2) NPs) for single NIR laser induced cancer combination therapy

Currently, the combination of photothermal therapy (PTT) and photodynamic therapy (PDT) has emerged as a powerful technique for cancer treatment. However, most examples of combined PTT and PDT reported use multi-component nanocomposites under excitation of separate wavelength, resulting in complex treatment process. In this work, a novel theranostic nanoplatform (SiNcOH-DSPE-PEG(NH₂) NPs) has been successfully developed by coating silicon 2,3-naphthalocyanine dihydroxide (SiNcOH) with DSPE-PEG and DSPE-PEG-NH₂ for photoacoustic (PA) imaging-guided PTT and PDT tumor ablation for the first time. The as-prepared single-agent SiNcOH-DSPE-PEG(NH₂) NPs not only have good water solubility and biocompatibility, but also exhibit high photothermal conversion efficiency and singlet oxygen generation capability upon 808 nm NIR laser irradiation. In addition, owing to their high absorption at NIR region, the SiNcOH-DSPE-PEG(NH₂) NPs can also be employed as an effective diagnostic nanoagent for photoacoustic (PA) imaging. In vitro and in vivo experimental results clearly indicated that the simultaneously combined PTT and PDT under the guidance of PA imaging with single NIR laser excitation can effectively kill cancer cells or eradicate tumor tissues. Taking facile synthesis and high efficiency in cancer treatment by SiNcOH-DSPE-PEG(NH₂) NPs into consideration, our study provides a promising strategy to realize molecular imaging-guided combination therapy.     

Near-infrared Aza-BODIPY Dyes Through Molecular Surgery for Enhanced Photothermal and Photodynamic Antibacterial Therapy

The widespread use of high-dose antibiotics will not only lead to the rapid acquisition of antibiotic resistance and increased incidence of drug-resistant bacterial infections, but also produce toxic side effects on normal tissues. Herein, two near-infrared dyes BDP-4PTZ and BDP-4DPA were synthesized, and the electron donors of diphenylamine and phenothiazine with the only difference of sulphur(S)-lock between the two phenyl rings were introduced onto the electron acceptor aza-dipyrromethene boron difluoride(aza-BODIPY) through molecular surgery. Through co-precipitation into nanoparticles(NPs), BDP-4PTZ NPs and BDP-4DPA NPs were fabricated with good biocompatibility. Upon 660 nm photoirradiation, BDP-4PTZ NPs and BDP-4DPA NPs showed excellent photothermal conversion efficiency(43% and 50%, respectively) and reactive oxygen species(ROS) production performance(ca. 3.6 and 6 times higher than that of indocyanine green, respectively). In vitro antibacterial experiments indicated that both NPs could effectively destroy the bacteria's membrane to eradicate drug-resistant bacteria. Furthermore, the bacterial abscess was effectively eliminated after treatment with BDP-4DPA NPs under 660 nm photoirradiation without adverse effects. Thus, through molecular surgery, BDP-4DPA without the S-lock demonstrates synergistic photothermal and photodynamic antimicrobial activities, which is promising for further molecular design towards effective neo-antimicrobial phototherapy.     

Enhancement of Photodynamic Cancer Therapy by Physical and Chemical Factors

The viable use of photodynamic therapy (PDT) in cancer therapy has never been fully realized because of its undesirable effects on healthy tissues. Herein we summarize some physicochemical factors that can make PDT a more viable and effective option to provide future oncological patients with better‐quality treatment options. These physicochemical factors include light sources, photosensitizer (PS) carriers, microwaves, electric fields, magnetic fields, and ultrasound. This Review is meant to provide current information pertaining to PDT use, including a discussion of in vitro and in vivo studies. Emphasis is placed on the physicochemical factors and their potential benefits in overcoming the difficulty in transitioning PDT into the medical field. Many advanced techniques, such as employing X‐rays as a light source, using nanoparticle‐loaded stem cells and bacteriophage bio‐nanowires as a photosensitizer carrier, as well as integration with immunotherapy, are among the future directions.     

Homo‐ and Heteroleptic Phototoxic Dinuclear Metallo‐Intercalators Based on RuII(dppn) Intercalating Moieties: Synthesis,Optical, and Biological Studies

Using a new mononuclear “building block,” for the first time, a dinuclear Ru^II(dppn) complex and a heteroleptic system containing both Ru^II(dppz) and Ru^II(dppn) moieties are reported. The complexes, including the mixed dppz/dppn system, are ¹O₂ sensitizers. However, unlike the homoleptic dppn systems, the mixed dppz/dppn complex also displays a luminescence “switch on” DNA light‐switch effect. In both cisplatin sensitive and resistant human ovarian carcinoma lines the dinuclear complexes show enhanced uptake compared to their mononuclear analogue. Thanks to a favorable combination of singlet oxygen generation and cellular uptake properties all three of the new complexes are phototoxic and display potent activity against chemotherapeutically resistant cells.     

4-硫脱氧胸苷及类似物在UVA光辅助治疗抗癌药物方面的研究

本文叙述了含硫碱基DNA的化学和医疗应用。硫碱基（Thio-base）有其独特的性质,比如,易烷基化,易氧化和强的紫外长波(400-315 nm,UVA)吸收。这些特定化学和物理性质存于含硫碱基、含硫核苷和含硫碱基DNA中,它们对制备修饰的DNA和对硫碱基的DNA与其它生物大分子之间进行光诱导的交联反应是非常有用的。功能化的含有硫碱基的DNA及其类似物可用于对DNA的修复的研究。本文也介绍和评述了利用紫外光/含硫脱氧胸（腺嘧啶脱氧核）苷（UVA/Thiothymidine）的抗癌疗法,同时,探讨了含硫核苷类似物和紫外线光之间的协同作用,为癌症和其它疾病治疗提供一种新的方法。