聚吡咯包覆FePt纳米颗粒：光热治疗与光声成像的多功能平台

摘要

研制了一种新型铁-铂（FePt）纳米颗粒平台，经聚吡咯（PPy）包覆后结合光热治疗（PTT）与光声成像（PAI）用于癌症治疗。FePt@PPy纳米颗粒展现出优异的生物相容性、光热稳定性和强近红外（NIR）吸收，在808 nm激光照射下高效消融肿瘤并产生稳健PA信号。体外研究证实其强效杀伤癌细胞和清晰PA对比，定位FePt@PPy为极具前景的多功能诊疗一体化剂。

研究背景

光热治疗因其精确的时空控制和有限的全身毒性，成为癌症消融的高选择性、微创方法。FePt纳米颗粒将NIR光转化为热能，光热转换效率优于金纳米颗粒，且提供双模CT/MRI造影。但表面功能化对改善水溶稳定性和生物相容性至关重要。聚吡咯作为导电聚合物，具备强NIR吸收、光热稳定性和生物相容性，已在多个生物医学领域成功应用。本研究报道PPy包覆FePt（FePt@PPy）纳米颗粒的合成，并评估其联合PTT和PAI的性能。

材料与方法

材料

所有试剂（Pt(acac)₂、Fe(CO)₅、3-巯基丙酸、吡咯等）购自Sigma-Aldrich，未经纯化直接使用。细胞培养试剂购自HyClone。全程使用蒸馏水配制水溶液。

FePt@PPy纳米颗粒合成

分三步进行：

1. 疏水FePt NPs合成：Pt(acac)₂、Fe(CO)₅、1,2-十六烷二醇、油胺、油酸在氩气保护下240 °C回流。离心收集FePt NPs，己烷洗涤。
2. 配体交换得亲水FePt NPs：引入3-MPA置换油胺/油酸，使颗粒水溶。离心分离，环己酮、乙醇、丙酮洗涤。
3. 聚吡咯包覆：亲水FePt NPs分散于水，PVA稳定，过硫酸铵存在下吡咯聚合。聚合2 h后离心，热水洗涤，PBS重悬得FePt@PPy NPs。

表征

TEM显示核直径8.3 nm，PPy壳厚~10 nm，总粒径42 nm。能谱分析（EDX）确认Fe:Pt比为20:80。FTIR证实PPy官能团存在。UV-Vis-NIR显示700-900 nm宽吸收带，表明强NIR活性。

光热与光稳定性测试

FePt@PPy溶液（20-120 μg mL⁻¹）经808 nm激光（1 W cm⁻²，6 min）照射，温升范围39-71 °C。六次加热/冷却循环温度偏差可忽略，UV-Vis光谱不变，确认优异光热稳定性。

长期储存稳定性

4 °C PBS或细胞培养基中储存30天，粒径<45 nm且吸收特性保持，显示良好胶体稳定性。

细胞毒性与摄取

MDA-MB-231乳腺癌细胞MTT实验显示，即使120 μg mL⁻¹ FePt@PPy下活力>95%，未包覆FePt仅~80%。普鲁士蓝染色证实高效细胞内化。

体外光热治疗

孵育FePt@PPy（10-100 μg mL⁻¹）24 h后，808 nm激光（1 W cm⁻²，4-6 min）照射，细胞活力呈剂量和时间依赖性下降。100 μg mL⁻¹、6 min照射下约70%细胞死亡，同等激光功率下优于多个报道系统。

体内加热实验

皮下注射100 μL FePt@PPy（100 μg mL⁻¹）于裸鼠，808 nm激光（1 W cm⁻²，6 min）照射，注射部位皮温升高~19 °C，热效应局限于注射部位。

体外光声成像

模体实验中，50-200 μg mL⁻¹ FePt@PPy显示清晰PA对比度，随浓度增强，凸显影像引导光疗潜力。

结论

聚吡咯包覆FePt纳米颗粒融合高NIR吸收、稳健光热转换、优异生物相容性和强PA信号产生。其体外体内表现确立了作为联合光热治疗和光声成像多功能诊疗剂的前景。