A Self-Evaluating Photothermal Therapeutic Nanoparticle
Abstract
Today, tumor therapy and its therapeutic efficiency evaluation are conducted separately, and current imaging techniques cannot evaluate tumor-therapeutic effects in real time. Therefore, it is of great importance to develop highly efficient theranostic strategies which are able to evaluate their tumor-therapeutic effects in real time. In this work, by rational design of a small molecular near-infrared probe Cys(StBu)-Asp-Glu-Val-Asp-Lys(Cypate)-CBT (Cy-CBT) and using a CBT-Cys click condensation reaction, we facilely prepare an intelligent nanoparticle Cy-CBT-NP which is able to evaluate its photothermal therapy (PTT) efficiency on tumors by fluorescence “Turn-On”. Fluorescence of Cy-CBT-NP is quenched and photothermal responsive. Upon caspase 3 (Casp3) cleavage of its DEVD substrates, Cy-CBT-NP disassembles to turn the fluorescence “On”, which in turn evaluates the PTT efficiency of the nanoparticle on cells and tumors in real time. We envision that our smart strategy could be applied for PTT and real-time evaluation of the therapeutic efficiency of solid tumors in the near future.
中國科大實(shí)現(xiàn)腫瘤光熱治療和療效實(shí)時成像評估
2020年7月29日,國際著名學(xué)術(shù)期刊《ACS Nano》在線發(fā)表了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院梁高林教授課題組與安徽醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院王龍勝主任醫(yī)師課題組的合作研究成果,文章標(biāo)題為《A Self-Evaluating Photothermal Therapeutic Nanoparticle》。該文章報(bào)導(dǎo)了一種有機(jī)納米粒子用于腫瘤光熱治療及療效實(shí)時成像評估的“智能”策略,在腫瘤治療與療效評估一體化方面取得了重要進(jìn)展(ACS Nano, 2020, DOI:10.1021/acsnano.9b10144)。
光熱治療由于其非侵入性、時空控制精確、特異性強(qiáng)、腫瘤破壞效率高等優(yōu)點(diǎn),已成為腫瘤治療領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),有望用于臨床上多種癌癥的治療。目前臨床上癌癥治療療效評估主要依賴于細(xì)胞學(xué)、組織病理學(xué)和影像學(xué),治療和療效評估是分離的。因而,臨床上腫瘤治療及其療效評估一體化仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。梁高林教授基于本課題組特色的CBT-Cys點(diǎn)擊縮合反應(yīng),合理設(shè)計(jì)并合成了有機(jī)小分子染料Cys(StBu)-Asp-Glu-Val-Asp-Lys(Cypate)-CBT (Cy-CBT),很便捷地制備了熒光猝滅的光熱納米粒子Cy-CBT-NP。Cy-CBT-NP被腫瘤細(xì)胞攝取后,在808 nm激光照射下,腫瘤接受光熱治療。在光熱治療過程中,腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡,激活凋亡蛋白酶caspase 3 (Casp3)。Casp3特異性地識別剪切Cy-CBT-NP中的DEVD序列,使得Cy-CBT-NP解組裝生成小分子片段Cy-CBT-NP-Cleaved,并伴隨著近紅外熒光的點(diǎn)亮(見下圖)。由于光熱治療效率、Casp3活性以及近紅外熒光的點(diǎn)亮程度三者是呈正相關(guān)關(guān)系,因此該“智能”納米粒子Cy-CBT-NP可通過監(jiān)測近紅外熒光的點(diǎn)亮來準(zhǔn)確、實(shí)時地評估腫瘤光熱治療效果。與傳統(tǒng)的腫瘤療效評估方法相比,該策略具有實(shí)時性,可幫助醫(yī)生及時調(diào)整治療方案。作者希望這種“智能”策略不久就可以用于臨床實(shí)體腫瘤的光熱治療及其療效的實(shí)時評估。 該論文的第一作者為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院碩士生王延芳和博士生杜蔚。安徽醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院王龍勝主任醫(yī)師和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)梁高林教授為共同通訊作者。 該項(xiàng)目研究得到國家杰出青年科學(xué)基金、基金委創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目以及國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助。 文章鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b10144 |
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mang2004 2020-08-01 01:35