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用于光热触发肿瘤化疗的线粒体靶向和白藜芦醇负载双功能二硫化钛纳米片

摘要

抗癌药物的亚细胞细胞器靶向递送是一种有前景的策略,可以最大限度地发挥抗癌作用并最大限度地减少不良反应。在此,我们制备了基于 IR780 碘化物 (IR780) 和二硫化钛 (TiS2) 纳米片的线粒体靶向药物递送纳米平台。由于 TiS2 纳米片的大比表面积,纳米平台可以高负载抗癌药物白藜芦醇(RV)。所制备的纳米复合材料 (IR780-TiS2/RV) 用于有效的光热触发肿瘤化疗。 IR780-TiS2/RV表现出令人满意的稳定性和生物相容性,RV和IR780的负载率分别约为112%和56%。在近红外 (NIR) 照射下,IR780-TiS2/RV 产生的热量可以触发 RV 释放。由于与线粒体特异性 IR780 的结合,IR780-TiS2/RV 可以在 NIR 触发时靶向并在线粒体中积累并释放 RV,从而降低线粒体膜电位,迅速诱导关键的内在凋亡因子如细胞色素 c 的上调,并启动caspase级联反应,从而达到化疗效果。 IR780-TiS2/RV纳米复合材料在体外和体内均被证明具有很高的抗肿瘤功效,并且没有显着的组织毒性。我们相信我们的研究表明,近红外触发的 IR780-TiS2/RV 纳米平台在临床实践中可能是一种很有前途的化疗药物。

介绍

癌症仍然是一种危及生命的疾病,在全球范围内死亡率很高[1]。手术、化学疗法、放射疗法和激素疗法仍是临床实践中使用的主要治疗方法[2, 3]。在这些方法中,化疗因其相对较高的疗效而被临床医生和患者广泛接受 [4, 5]。化疗与一些严重的问题有关,例如耐药性、肿瘤复发和非特异性[5,6,7]。因此,开发新的化疗药物和克服这些障碍的策略迫在眉睫[8]。近年来,将抗癌药物负载在功能化载体上,同时实现药物的靶向递送和控释已成为一种流行的方法,可以最大限度地提高治疗效果并减少副作用[9,10,11] .能够提供更好载药率的大比表面积对于优秀的载药体至关重要[12]。

此外,为了提高药物的特异性,通常在载体上修饰有靶向细胞的分子,如靶向细胞表面受体的叶酸和谷胱甘肽[13,14,15,16,17]。由于许多化疗药物作用于特定的亚细胞细胞器,设计细胞器特异性递送系统可以显着增强治疗效果并减少不良反应 [18,19,20]。因此,选择肿瘤细胞内的靶向位置对于药物递送系统至关重要。线粒体不仅是细胞的“能量工厂”,而且还是靶向线粒体以启动内在凋亡途径的化疗药物的关键靶点 [21,22,23]。因此,开发靶向线粒体的抗癌药物递送系统对于更有效的癌症化疗至关重要。到目前为止,已经设计了各种药物递送系统,例如介孔二氧化硅、碳基材料和蛋白质 [17, 24,25,26]。尽管已报道这些载体在药物递送和肿瘤治疗方面是有效的,但仍然非常需要更多新的高效药物递送系统。

在这项研究中,我们构建了一个基于二维二硫化钛 (TiS2) 纳米片的线粒体靶向和 NIR 触发的药物递送纳米平台,用于受控和靶向肿瘤化疗。 TiS2 是过渡金属二硫属化物中的一员,具有很大的比表面积 [27,28,29]。通过蛋白质辅助超声剥离后,TiS2 纳米片的表面可以通过共价或非共价相互作用被其他功能分子修饰。此外,选择肿瘤线粒体特异性分子 IR780(IR-780 碘化物)来修饰 TiS2 纳米片。 IR780 赋予纳米片靶向线粒体的能力,这是通过有机阴离子转运多肽介导的主动转运和亲脂性阳离子特征 [30, 31]。据报道,IR780 作为一种亲脂性阳离子,由于肿瘤细胞线粒体膜电位比正常细胞高,因此在肿瘤细胞的线粒体中积累更多 [32, 33]。此外,IR780还是一种近红外响应光热剂。所制备的纳米平台,称为 IR780-TiS2,被证实具有生物相容性,可以有效加载抗癌药物白藜芦醇 (RV) (IR780-TiS2/RV) [24]。 IR780-TiS2/RV 具有线粒体靶向能力和光热效应。 NIR 被用作外部刺激,以在 NIR 照射时触发局部药物释放。体内外实验表明IR780-TiS2/RV具有高效的化疗效果。对该机制的进一步研究表明,IR780-TiS2/RV 诱导的细胞死亡是通过线粒体介导的内在凋亡途径。这种线粒体靶向给药系统(Scheme 1)有望成为未来临床应用的潜在化疗药物。

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IR780-TiS2/RV作为内源性凋亡通路介导的肿瘤化疗的NIR触发给药系统的制备示意图

材料和方法

材料

Sigma-Aldrich 提供了 IR-780 碘化物 (IR780)、TiS2 粉末、异硫氰酸荧光素 (FITC)(美国密苏里州圣路易斯)。牛血清白蛋白(BSA≥ 98.0%)购自BioSharp Co., Ltd.(韩国)。 Cell Counting Kit-8 (CCK-8) 购自 Dojin Chemical Laboratory Co., Ltd. (Kumamoto, Japan)。包括 DMEM 培养基和胎牛血清 (FBS) 的细胞培养试剂由 Gibco (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA) 提供。化学品购自Sigma-Aldrich(中国上海)。

IR780-TiS2/RV的合成

第一步是根据之前的报道制备水溶性 TiS2 纳米片 [34]。具体而言,将 5 mg 本体 TiS2 与 5 mL 水混合并搅拌 20 分钟。然后将 TiS2 水悬浮液加入 5 mg BSA 中,并在冰浴超声下处理,使用 500 W 和 20 kHz 尖端超声处理(Sonics,VCX130,美国)6 小时。之后,将制备的混合物以12,000 rpm离心10 分钟,在上清液中产生TiS2纳米片。

其次,TiS2 纳米片与 IR780 共轭。三乙胺 (TEA) 用作酸结合剂。将五 毫克 IR780 溶解在 2 mL DMSO 中,并在 60 °C 下搅拌 8 小时,同时加入 TEA。将混合物悬浮液在蒸馏水中透析 2 天,然后在 9000 rpm 下离心 8 分钟以除去聚集的产物。收集上清液,得到IR780-TiS2。

最后,RV 被加载到 IR780-TiS2 上。将 IR780-TiS2 (1 mg/ml) 与 RV (2 mg/ml,溶于 DMSO) 混合,室温下稍微搅拌过夜。然后,通过在蒸馏水中透析过夜去除 DMSO 和游离 RV,得到 IR780-TiS2/RV。根据文献,采用紫外可见分光光度计(UV-2550,Shimadzu,Japan)检测的RV负载率,按下式计算:

$$ \mathrm{RV}\ \mathrm{loading}\ \mathrm{ratio}\ \left(\%\right)=\frac{A_a-{A}_b}{A_c}\times 100\% $$

其中 A (mg), A b (mg) 和 A c (mg) 分别代表初始、未结合的 RV 和 IR780-TiS2。

布鲁克 TENSOR 27 傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 光谱仪 (Bruker Optics Ltd., Coventry, UK) 用于检测 TiS2、IR780-TiS2 和 R780-TiS2/RV 的化学结构。进行Brunauer-Emmett-Teller(BET)分析以确定样品的比表面积,该比表面积通过基于BET方程的表面积分析仪(Quantachrome ChemBET-3000)由N2吸附结果计算得出。

细胞系和细胞培养

小鼠结肠癌细胞 CT26 获自中国科学院细胞库典型培养物保藏中心(中国上海)。将细胞在完全 DMEM 培养基(10% FBS + 90% DMEM)中培养,置于 37 °C、5% CO2 的加湿培养箱中。

IR780-TiS2/RV 的体外定位

FITC 用于标记 IR780-TiS2/RV 或 TiS2/RV。简而言之,将FITC溶解在乙醇溶液(2.0 mg/mL)中,并与IR780-TiS2/RV或TiS2/RV水溶液(1.0 mg/mL)在室温下在黑暗环境中搅拌4小时。混合物在蒸馏水中透析过夜以去除多余的 FITC 和乙醇,产生 FITC 标记的 IR780-TiS2/RV 或 TiS2/RV 溶液。为了在体外确认纳米颗粒的线粒体共定位,用 FITC 标记的 IR780-TiS2/RV 或 TiS2/RV 处理细胞 5 h,并用线粒体特异性染料 MitoTracker 染色。然后,使用 CLSM (Ix81-FV1000, Olympus, Co.) 观察 IR780-TiS2/RV 或 TiS2/RV 的细胞内化。简而言之,CT26 细胞与 FITC 标记的 TiS2/RV 和 IR780-TiS2/RV(具有相同浓度的 FITC)孵育 5 h。然后,将细胞用 MitoTracker Red FM 溶液 (100 nM) 在 37 °C 下处理 30 分钟。 PBS洗涤3次后,CLSM观察细胞。 ImageJ软件用于分析细胞荧光强度。

体外近红外触发的肿瘤化疗和细胞凋亡研究

4 × 10 3 细胞/孔 96孔培养板中的CT26细胞分别用不同RV浓度的游离RV、IR780-TiS2、IR780-TiS2/RV和TiS2/RV处理5 h,然后用或不使用NIR照射3 min( 808 nm, 0.3 W/cm 2 )。进一步孵育 24 小时后,通过 CCK-8 测定分析处理细胞的活力。处理过的细胞也用罗丹明 123 (Sigma) 染色并用 FCM (FC 500 MCL; Beckman Coulter, USA) 进行分析。如前所述,还使用膜联蛋白V-FITC / PI细胞凋亡检测试剂盒(Bender MedSystems,Vienna,Austria)通过FCM分析进行细胞凋亡检测。

蛋白质印迹

CT26 细胞用 PBS(对照)、RV、TiS2/RV、IR780-TiS2/RV 和 IR780-TiS2/RV + NIR(等效 RV,30 μg/mL;等效 IR780,0.5 μg/mL)处理 5 -h 孵化。进一步孵育 24 小时后,根据之前报道的方案 [23],分别通过蛋白质印迹收集细胞。简而言之,细胞被蛋白酶和Triton X-100裂解和抑制。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳用于回收和分离蛋白质,然后将其转移到 PVDF 膜上并使用 5% 脱脂牛奶封闭。之后,稀释的一抗在 4 °C 下孵育 12 h,包括细胞色素 c(1/1000,Boster,武汉,中国),cleaved caspase-3(1/1000,CST),cleaved caspase-9(1/ 1000,CST)和肌动蛋白(1/1000,Mouse,Boster,Wuhan,China),然后用二抗孵育。最后用ECL试剂检测蛋白质。

动物模型

建立CT26皮下肿瘤模型,1 × 10 7 CT26细胞(100 μL,在PBS中)被皮下注射到Balb/c裸鼠的背部。肿瘤体积 =长度 × 宽度 2 /2。所有动物程序均按照美国国立卫生研究院实验动物护理和使用指南进行,并经驻马店市中心医院(中国河南)动物伦理委员会批准。

体内生物分布

在尾静脉注射IR780-TiS2/RV(150 μL,6 mg/kg)后24 小时,检测到荷瘤裸鼠体内IR780-TiS2/RV的生物分布。称重心、肝、脾、肺、肾、肿瘤等主要脏器,用王水消化。 ICP-OES对这些组织中的Ti元素含量进行定量。

体内近红外触发的肿瘤化疗

CT26荷瘤小鼠随机分为六组(n =6),包括盐水、盐水 +NIR、RV、IR780-TiS2/RV、TiS2/RV 和 IR780-TiS2/RV + NIR(等效 RV,1 mg/kg;等效 IR780,0.5 mg/kg)。 NIR照射条件为808 nm, 0.3 W/cm 2 , 和 3 分钟。在 30 天的治疗期间,每 3 天记录一次肿瘤体积和小鼠体重。治疗结束后,各组心、肝、脾、肺、肾等脏器均行H&E固定染色。

统计分析

结果表示为平均值 ± 标准偏差。学生的t 检验用于检验两组之间的显着差异。 P <0.05 被认为是显着的,P <0.01 被认为非常显着。

结果与讨论

IR780-TiS2/RV 的制备和表征

为了制备 IR780-TiS2/RV,首先,通过牛血清白蛋白 (BSA) 和超声辅助剥离方法制备生物相容性 TiS2 纳米片,如前所述 [34, 35]。接下来,IR780-TiS2 在 IR780 的氯原子与吸附在 TiS2 纳米片上的 BSA 的氨基之间使用酸结合剂 TEA 进行取代反应合成。最后,IR780-TiS2纳米平台通过物理吸收加载抗癌药物RV。 IR780-TiS2/RV 的示意图如方案 1 所示。附加文件 1:图 S1 显示了蛋白质辅助剥离的 TiS2 的 TEM 图像,这是一种展示的纳米片结构。还检测到 TiS2 纳米片的 XRD 图案,这表明制备的 TiS2 纳米片具有良好的结晶度,与 TEM 的观察结果一致(附加文件 1:图 S2)。功能化后,IR780-TiS2/RV 纳米复合材料具有片状形态,晶格间距为 0.25 nm,如透射电子显微镜所示(图 1a、b),平均直径约为 123.6 nm,zeta 电位为 - 37.2 Nanosizer (Malvern Instruments) 检测到的 mV(图 1c、d)。在水、FBS 或盐水中储存 2 周后,IR780-TiS2/RV 的平均尺寸保持恒定在大约 123 nm(图 1e),表明 IR780-TiS2/RV 的稳定性,可能是由于 BSA 的粘附TiS2 纳米片的表面。图 1f 显示了游离 IR780、游离 RV、TiS2 纳米片和 IR780-TiS2/RV 的吸收光谱。 IR780-TiS2/RV 的吸收光谱显示出游离 IR780 和游离 RV 的峰,表明 IR780 和 RV 均成功地与 TiS2 纳米片结合。 IR780-TiS2 的 RV 负载率约为 112% (W /W ),这是通过非共价相互作用实现的(例如,ππ 堆积和疏水相互作用)。此外,根据 BET 结果,表面积计算为 15.2 m 2 /g 和 122.1 m 2 /g 分别表示块状 TiS2 和 TiS2 纳米片。剥离的 TiS2 纳米片显示出比本体 TiS2 高得多的 BET 表面积,这为载药提供了大的活性面积。由于 IR780-TiS2 纳米片的大比表面积和 BSA 粘附力,负载量可能很高 [23]。为了进一步确认 RV 和 IR780 负载在 TiS2 纳米片中,测量了 TiS2 纳米片、IR780-TiS2 和 IR780-TiS2/RV 的 FTIR 光谱。在附加文件 1:图 S6 中,TiS2 纳米片的所有特征峰都出现在 IR780-TiS2/RV 的 FTIR 光谱中。此外,出现了三个新峰(~ 3191 cm −1 , ~ 1510 cm −1 , 1230 cm −1 )在IR780-TiS2/RV的光谱中,说明RV和IR780的存在[36, 37]。

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IR780-TiS2/RV 的 TEM 图像。 b IR780-TiS2/RV 的高分辨率 TEM 图像。 c 尺寸分布和d IR780-TiS2/RV 的 zeta 电位分布。 e IR780-TiS2/RV 在 2 周内在水、FBS 和盐水中的流体动力学粒径变化。 f RV、IR780、TiS2纳米片和IR780-TiS2/RV的吸收光谱

经过 3 分钟的低功率 NIR 照射(808 nm,0.3 W/cm 2 ),IR780-TiS2/RV溶液温度与IR780-TiS2/RV浓度成正比升高(0、5、10 μg/ml),10 μg/ml IR780-TiS2/RV溶液的最高温度达到47.6 °C(图 2a)。此外,IR780-TiS2/RV 即使经过 5 次 NIR 照射循环后仍保持其初始光热效应,而游离 IR780 的光热效应减弱(图 2b)。这些结果表明IR780-TiS2/RV纳米复合材料具有很好的光稳定性。

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IR780-TiS2/RV在近红外辐射下的光热效应(808 nm, 0.3 W/cm 2 ) 3 分钟。 b IR780 和 R780-TiS2/RV 在 5 次 NIR 照射循环后的温度变化 (808 nm, 0.3 W/cm 2 , 3 分钟)。 c 光热触发的 RV 释放示意图。 d 在有或没有 NIR 照射(808 nm,0.3 W/cm 2 )的情况下,在 PBS 缓冲液(pH =7.4 和 6.5)中 RV 从 IR780-TiS2/RV 中释放的动力学 )。 **P <0.01,与pH =7.4和pH =6.5组相比

接下来,在各种 pH 值和 NIR 照射条件下测量 RV 释放率(图 2c、d)。 24 h后,生理条件下(pH 7.4)RV释放率为8.56%,但在pH 6.5时显着增加至16.2%,表明弱酸性条件下可提高RV释放率。此外,在 pH 6.5 和 3 分钟 NIR 照射(808 nm,0.3 W/cm 2 )下,RV 释放率再次显着增加至 44.8% )。这些结果表明,近红外辐射可以是一种可控的外部刺激,可以触发 IR780-TiS2/RV 释放 RV。这种效应可能是由于 IR780-TiS2 在 NIR 照射下产生的热量削弱了 RV 和 IR780-TiS2 表面之间的非共价吸附相互作用 [35]。此外,在酸性环境下,H+可以改变TiS2的表面电荷,从而改变纳米颗粒的亲水/疏水平衡[38, 39]。

IR780-TiS2/RV 的体外定位

为了研究 IR780-TiS2/RV 的细胞摄取和细胞内分布,IR780-TiS2/RV 纳米颗粒用 FITC 标记,并使用 CLSM 来观察细胞内荧光。孵育 5 小时后,TiS2/RV 和 IR780-TiS2/RV 在细胞质中显示出相似的荧光强度(图 3a、b),表明两种纳米复合材料都可能通过内吞作用进入细胞。然而,当 FITC 信号与 MitoTracker 标记合并时,IR780-TiS2/RV 纳米复合材料表现出更大的黄色和绿色荧光强度(图 3a、c)。这些结果表明 IR780-TiS2/RV 可以高效地靶向线粒体。此外,使用 TEM 进一步证实了 IR780-TiS2/RV 在细胞质内的分布,其显示在一些线粒体中保留了纳米颗粒(图 3d)。总之,这些结果有力地证实了 IR780-TiS2/RV 实现了良好的线粒体靶向,这进一步促进了线粒体药物的积累,引起了即时的细胞毒性。线粒体靶向可能是由有机阴离子转运多肽介导的主动转运和亲脂性阳离子共同介导的,这使得纳米颗粒在肿瘤细胞的线粒体中高度积累[30,31,32,33]。

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CT26 细胞与 FITC 标记的 TiS2/RV 或 IR780-TiS2/RV 孵育 5 h 的荧光图像。绿色荧光为 FITC 信号,红色荧光为 MitoTracker 信号。 b 图 3a 中细胞中 FITC 标记的 TiS2/RV 或 IR780-TiS2/RV 的相应平均荧光强度 (MFI) 分析。 c 图 3a 中细胞中 FITC 标记的 TiS2/RV 或 IR780-TiS2/RV 与线粒体的相应共定位系数。 M表示线粒体。 **P <0.01,与单独使用TiS2/RV组相比

体外近红外触发的肿瘤化疗

首先,在体外评估光热效应。孵育 5 小时后,IR780-TiS2/RV 的温度升高了约 17 °C,而 TiS2/RV 的温度升高了约 10 °C(图 4a)。光热效应归因于 IR780 和 TiS2 纳米片。 IR780-TiS2 作为载药的纳米平台证明了生物相容性,在 300 μg/ml 的浓度以下没有表现出明显的细胞毒性(图 4b)。此外,有或没有 NIR 照射的 RV 具有类似的浓度依赖性细胞杀伤效果(图 4c)。在相同的 RV 浓度下,与所有其他条件(即游离 RV、游离 IR780-TiS2 和由 TiS2 加载的 RV)相比,由 IR780-TiS2 加载并通过 NIR 照射的 RV 实现了最佳的细胞杀伤效果(图 4d)。有趣的是,与无 NIR 辐射相比,未加载的 IR780-TiS2 平台在暴露于 NIR 辐射时没有显示出显着的抗癌效果(图 4d),表明 IR780-TiS2 在 NIR 辐射刺激下产生的热量主要用于触发药物释放,然后杀死细胞。这些结果表明IR780-TiS2/RV在受到NIR照射触发时可以释放线粒体中的RV,从而显着提高线粒体内RV的局部浓度,从而达到更大的抑瘤作用。

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PBS(对照)、TiS2/RV 或 IR780-TiS2/RV 处理的细胞在近红外辐射(808 nm,0.3 W/cm 2 )下 3 分钟的温度变化曲线 )。 b 对不同浓度 IR780-TiS2 处理的 CT26 细胞的体外细胞毒性。 c 用 RV 处理的细胞的细胞活力,有或没有 NIR 照射(808 nm,0.3 W/cm 2 ) 3 分钟。 d 用 IR780-TiS2、RV、TiS2/RV 或 IR780-TiS2/RV 在有或没有 NIR 照射(808 nm,0.3 W/cm 2 )的情况下处理细胞的细胞活力 ) 3 分钟。 **P <0.01,与没有单独NIR组的IR780-TiS2/RV相比

细胞死亡机制

为了说明 IR780-TiS2/RV 的 NIR 触发化疗的潜在机制,我们分析了细胞死亡类型、线粒体膜电位 (Ψm) 和关键细胞凋亡相关蛋白的表达水平。首先,FCM 用于使用 Annexin V-FITC/PI 染色检测细胞死亡类型(图 5a)。在相同的 RV 浓度下,游离 RV、TiS2/RV、IR780-TiS2/RV 和 IR780-TiS2/RV + NIR 都可以诱导细胞凋亡,这主要是由于 RV 的存在。事实上,据报道,RV 具有诱导细胞凋亡的能力。在这些处理中,IR780-TiS2/RV + NIR 的细胞凋亡率最高,为 90.8%。接下来研究细胞凋亡信号通路。据报道,Ψm 的降低是线粒体(内在)凋亡途径中的关键事件 [40]。在相同的 RV 浓度下,IR780-TiS2/RV + NIR 使 Ψm 降低了约 85%,这比由 IR780-TiS2、TiS2/RV 有或没有 NIR 和游离 RV 引起的 Ψm 降低更显着​​(图 5b) .该实验表明 IR780-TiS2/RV + NIR 诱导细胞死亡,这是通过线粒体(内在)细胞凋亡途径介导的 [41]。接下来,通过蛋白质印迹法检测对细胞凋亡至关重要的蛋白质,特别是细胞色素 c (cyto c)、caspase 9 和 caspase 3 的表达。用 IR780-TiS2/RV + NIR 处理的细胞比用 RV、IR780-TiS2/RV 或 IR780-TiS2/RV 处理的细胞表达更多的细胞溶质细胞 c(图 5c)。细胞 c 的易位是半胱天冬酶级联反应最重要的启动子 [42,43,44]。因此,在 IR780-TiS2/RV + NIR 处理的细胞中,裂解的 caspase 9 和裂解的 caspase 3 的表达显着增加。总之,这些数据清楚地表明细胞凋亡是由线粒体(内在)途径介导的。

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通过 FCM,用 PBS(对照)、RV、TiS2/RV、IR780-TiS2/RV 和 IR780-TiS2/RV + NIR 处理的 CT26 细胞的细胞凋亡。 b FCM 在有或没有 NIR 照射的情况下,用 PBS(对照)、RV、TiS2/RV、IR780-TiS2/RV 和 IR780-TiS2/RV 处理的 CT26 细胞线粒体膜电位的变化。 c 用 PBS(对照)、RV、TiS2/RV、IR780-TiS2/RV 和 IR780-TiS2/RV + NIR 处理的 CT26 细胞中凋亡相关蛋白的表达。通过蛋白质印迹测试细胞色素 c、裂解的 caspase-3 和裂解的 caspase-9。 **P <0.01,与IR780-TiS2/RV、TiS2/RV + NIR和IR780-TiS2组相比

体内 近红外触发的肿瘤化疗

为了评估 NIR 触发的体内化学疗法的疗效,CT26 荷瘤小鼠用盐水、盐水 + NIR、RV、IR780-TiS2/RV、TiS2/RV + NIR 和 IR780-TiS2/RV + NIR 治疗。 IR780-TiS2/RV + NIR组肿瘤体积明显缩小,治疗30 天后肿瘤几乎消失,其余各组肿瘤体积呈上升趋势(图6a)。在治疗期间,各组之间的体重没有显着差异(图 6b)。最后,H&E 成像显示所有测试组都没有明显的组织毒性或异常(图 6c)。这些结果表明 IR780-TiS2/RV 纳米复合材料具有出色的 NIR 触发抗肿瘤功效和低全身毒性。此外,在体内评估了 IR780-TiS2/RV 的生物分布。如附加文件 1:图 S4 中所示,纳米颗粒主要进入肝脏系统并可能被系统代谢 [45]。

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静脉注射生理盐水(对照)、RV、TiS2/RV 和 IR780-TiS2/RV 后 CT26 异种移植肿瘤的生长曲线,有或没有 3 分钟 NIR 照射(808 nm,0.3 W/cm 2 )。 b 各种治疗后荷瘤小鼠的体重。 c 治疗 30 天后所有治疗小鼠主要器官的 H&E 图像。 **P <0.01,与生理盐水、生理盐水 + NIR、RV、TiS2/RV + NIR、IR780-TiS2/RV组相比

结论

总之,我们开发了一种基于 TiS2 纳米片的线粒体靶向和 RV 负载纳米平台,用于 NIR 触发的药物释放和增强的肿瘤化疗。制备的具有片状形态的 IR780-TiS2/RV 显示出良好的稳定性和生物相容性。由于 IR780 的线粒体靶向能力,IR780-TiS2/RV 可以选择性地积聚在肿瘤细胞线粒体中,并在被 NIR 照射触发时释放 RV。释放的 RV 促进了线粒体膜电位降低、细胞 c 释放,随后启动了级联半胱天冬酶反应,通过线粒体信号通路促进肿瘤细胞凋亡。体外和体内结果表明 IR780-TiS2/RV 表现出有效的 NIR 触发的肿瘤化疗,而没有显着的组织毒性。这些结果表明,IR780-TiS2/RV可能是一种在临床实践中很有前景的化疗药物。

数据和材料的可用性

本手稿中的结论是基于本文提供和展示的所有数据。

缩写

IR780:

IR-780碘化物

赌注:

布鲁诺-埃米特-特勒

BSA:

牛血清白蛋白

BSA:

牛血清白蛋白

CCK-8:

Cell Counting Kit-8

CLSM:

共聚焦激光扫描显微镜

细胞 c:

细胞色素c

DMEM:

Dulbecco改良Eagle培养基

DMSO:

二甲亚砜

FBS:

胎牛血清

FCM:

流式细胞术

FITC:

异硫氰酸荧光素

FTIR:

傅里叶变换红外光谱

近红外:

近红外

PBS:

磷酸盐缓冲盐水

RV:

白藜芦醇

TEA:

三乙胺

TiS2:

二硫化钛


纳米材料

  1. 用于增强药物递送的纳米纤维和细丝
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