【原】广西大学林伟英Anal. Chem.：分级MOF@AuNP/Hairpin纳米光动力疗法研究！

研究内容

            

开发一种具有高传感性能和有效治疗的纳米治疗剂对癌症的诊断和治疗具有重要意义。

            

广西大学林伟英构建了一个通过在PMOF上原位生长AuNPs，连接Hairpin构建了Au纳米颗粒和Hairpin负载的光敏金属有机框架(PMOF@AuNP/Hairpin）多功能的纳米治疗平台，通过自我供应O₂和癌症诊断来增强光动力疗法(PDT)。纳米治疗剂可以动态监测miR-21的水平。由于其优异的成像性能，纳米治疗剂可以识别癌症细胞，并可能为PDT提供有关癌症进展的重要信息。相关工作以“Hierarchical MOF@AuNP/Hairpin Nanotheranostic for Enhanced Photodynamic Therapy via O₂ Self-Supply and Cancer-Related MicroRNA Imaging In Vivo”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。    

            

研究要点

            

要点1. 作者构建的PMOF@AuNP/Hairpin状纳米治疗剂可以有效地将O₂转移到ROS中，促进有效的PDT。此外，该纳米治疗剂具有类似过氧化氢酶的活性，可以有效催化H₂O₂产生O₂，从而实现释放O₂的PDT，并显著增强PDT在体内的抗肿瘤作用。PMOF@AuNP/Hairpin显示出高的发夹负载效率，并实现了对靶miRNA的灵敏开启荧光传感，这可以为PDT提供重要指导。纳米治疗剂可以动态监测miR-21的水平。

            

要点2. 在这种纳米治疗中，MOFs是多功能的：（1）PMOFs表现出优异的光敏性，为PDT产生ROS；（2）PMOF为生长AuNPs提供了有利的基质来构建这种纳米治疗剂；（3）由于Zr-P的配位相互作用，PMOF是核酸的理想载体。

            

要点3. 由于其优异的成像性能，纳米治疗剂可以识别癌症细胞，并可能为PDT提供有关癌症进展的重要信息。为了促进体内应用PMOF@AuNP/Hairpin状纳米治疗剂进一步封装在沸石咪唑盐框架-8(ZIF-8)和PEG层中，提高了血液循环中的生物稳定性和肿瘤积聚性能。

            

该纳米治疗剂提供了一种具有高效肿瘤诊断和治疗的多功能纳米治疗剂。    

            

研究图文

            

图1.（A）和（B）PMOF@AuNP的TEM。（C）PMOF、PMOF@AuNP和PMOF@AuNP/hairpin的PXRD。（D）PMOF、PMOF@AuNP和PMOF@AuNP/hairpin的紫外-可见吸收光谱。（E）PMOF、PMOF@AuNP和PMOF@AuNP/hairpin的流体动力学尺寸分布。（F）PMOF、PMOF@AuNP和PMOF@AuNP/hairpin的Zeta电位。    

图2.（A）SOSG与PMOF@AuNP/hairpin在暴露于660 nm激光照射时测定¹O₂的产生。λ_ex=504 nm。λ_em=520 nm。（B）530 nm处的荧光强度与时间之间的关系。（C）O₂探针RDPP在不同实施方式后的荧光强度，评估O₂的产生。λ_ex=440 nm。λ_em=500 nm。（D）H₂O₂样品中O₂的浓度(2 mM)和PMOF@AuNP/hairpin+H₂O₂(2 mM)。    

图3.（A）PMOF@AuNP/hairpin探针传感性能的方案。（B）PMOF@AuNP/hairpin与miR-21在不同的缓冲溶液中孵育的荧光增强。（C）PMOF@AuNP/hairpin与不同浓度的miR-21(0-200 nM)孵育后的荧光强度。（D）miR-21浓度为5-25 nM的校准曲线。（E）的选择性PMOF@AuNP/hairpin(hairpin：100 nM)对miR-21(miRNAs:200 nM)的选择性。    

图4.（A）miR-21在（1）天然HeLa细胞中，（2）PMOF@AuNP/hairpin+miR21-模拟物转染HeLa细胞以及（3）PMOF@AuNP/hairpin +抗miR21-模拟物转染HeLa细胞的荧光成像。（B）（A）测得的平均荧光强度(MFI)。

图5.（A）PMOF@AuNP/hairpin诱导的增强PDT机制的方案。（B）PMOF@AuNP/hairpin孵育不同时间(0、6和8小时)的O₂生成和RDPP探针(E_x=488 nm)。（C）以DCFH-DA作为荧光探针，不同处理下HeLa细胞的CLSM图像评估ROS的产生。（1）PMOF@AuNP/hairpin；（2）PMOF+660 nM激光器(1.0 W)和（3）PMOF@AuNP/hairpin+660 nM激光(1.0 W)。（D）用不同浓度的PMOF或PMOF@AuNP/hairpin光照射下(20 W)处理HeLa细胞活力。（E）不同处理后用Calcein AM(活细胞为绿色)和碘化丙啶(死细胞为红色)染色的HeLa细胞的CLSM：（1）空白，（2）PMOF，（3）PMOF@AuNP/hairpin，（4）空白+660 nm激光(1.0 W)，（5）PMOF+660 nm激光(1.0 w)和（6）PMOF@AuNP/hairpin+660 nm激光(1.0 W)。    

图6.（A）P/A/H@ZIF-8@PEG处理不同时间的HeLa荷瘤小鼠的荧光图像。（B）（A）中肿瘤的荧光强度。（C）用具有(左)或不具有(右)miR-21模拟物的P/A/H@ZIF-8@PEG处理小鼠的荧光图像。（D）（C）中肿瘤的荧光强度。（E）用（1）P/A/H@ZIF-8@PEG或（2）P/A/H@ZIF-8@PEG+miR-21处理的小鼠的肿瘤切片的CLSM图像。    

图7.（A）P/A/H@ZIF-8@PEG的PDT机制和EPR效应的方案。（B）静脉注射P/A/H@ZIF-8@PEG的荷瘤小鼠在不同的时间点的荧光图像。（C）治疗24小时后五个器官和肿瘤的影像学检查。（D）（C）中五个器官和肿瘤的荧光强度。（E）不同治疗的小鼠的相对肿瘤体积。（F）治疗15天后小鼠的肿瘤重量。（G）治疗后(第15天)组织切片的H&E染色图像。（H）小鼠根据体重接受不同的治疗：（1）PBS，（2）PMOF@PEG，（3）P/A/H@ZIF-8@PEG，（4）PBS+660 nm激光(1W，30分钟)，（5）PMOF@PEG+660 nm激光(1 W，30分钟)和（6）P/A/H@ZIF-8@PEG+660 nm激光(1 W，30分钟)。

            

文献详情

          

Hierarchical MOF@AuNP/Hairpin Nanotheranostic for Enhanced Photodynamic Therapy via O₂ Self-Supply and Cancer-Related MicroRNA Imaging In Vivo

Chan Yang, Shuo Tian, Weiyu Qiu, Liuting Mo, and Weiying Lin*

Anal. Chem.    

DOI: https:///10.1021/acs.analchem.3c03216