Jaunumi

Paldies, ka apmeklējāt vietni Nature.com.Jūsu izmantotajai pārlūkprogrammas versijai ir ierobežots CSS atbalsts.Lai nodrošinātu vislabāko pieredzi, ieteicams izmantot atjauninātu pārlūkprogrammu (vai atspējot saderības režīmu pārlūkprogrammā Internet Explorer).Tikmēr, lai nodrošinātu nepārtrauktu atbalstu, mēs atveidosim vietni bez stiliem un JavaScript.
Efektīvi fotosensibilizatori ir īpaši svarīgi fototerapijas plašai klīniskai izmantošanai.Tomēr parastie fotosensibilizatori parasti cieš no īsa viļņa garuma absorbcijas, nepietiekamas fotostabilitātes, zemas reaktīvo skābekļa sugu (ROS) kvantu iznākuma un agregācijas izraisītas ROS slāpēšanas.Šeit mēs ziņojam par gandrīz infrasarkano (NIR) supramolekulāro fotosensibilizatoru (RuDA), ko izraisa Ru (II)-arēna organometālisko kompleksu pašsavienošanās ūdens šķīdumā.RuDA var radīt tikai vienotu skābekli (1O2) agregētā stāvoklī, un tam ir acīmredzama agregācijas izraisīta 1O2 paaudzes uzvedība, jo ievērojami palielinās krustošanās process starp singleta-tripleta sistēmu.808 nm lāzera gaismas iedarbībā RuDA uzrāda 1O2 kvantu iznākumu 16,4% (FDA apstiprināts indocianīna zaļš: ΦΔ=0,2%) un augstu fototermālās konversijas efektivitāti 24,2% (komerciāli zelta nanostieņi) ar izcilu fotostabilitāti.: 21,0%, zelta nanočaulas: 13,0%).Turklāt RuDA-NP ar labu bioloģisko savietojamību var galvenokārt uzkrāties audzēja vietās, izraisot ievērojamu audzēja regresiju fotodinamiskās terapijas laikā ar 95, 2% audzēja tilpuma samazināšanos in vivo .Šī agregāciju uzlabojošā fotodinamiskā terapija nodrošina stratēģiju tādu fotosensibilizatoru izstrādei, kuriem ir labvēlīgas fotofizikālās un fotoķīmiskās īpašības.
Salīdzinot ar parasto terapiju, fotodinamiskā terapija (PDT) ir pievilcīga vēža ārstēšana, pateicoties tās nozīmīgajām priekšrocībām, piemēram, precīzai telpiskā un laika kontrolei, neinvazivitātei, niecīgai zāļu rezistencei un blakusparādību samazināšanai 1, 2, 3.Apstarojot ar gaismu, izmantotie fotosensibilizatori var tikt aktivizēti, veidojot ļoti reaktīvas skābekļa sugas (ROS), izraisot apoptozi/nekrozi vai imūnās atbildes 4,5. Tomēr lielākajai daļai parasto fotosensibilizatoru, piemēram, hlorīniem, porfirīniem un antrahinoniem, ir relatīvi īsa viļņa garuma absorbcija (frekvence < 680 nm), tādējādi radot vāju gaismas caurlaidību bioloģisko molekulu (piemēram, hemoglobīna un melanīna) intensīvas absorbcijas dēļ. redzamais reģions6,7. Tomēr lielākajai daļai parasto fotosensibilizatoru, piemēram, hlorīniem, porfirīniem un antrahinoniem, ir relatīvi īsa viļņa garuma absorbcija (frekvence < 680 nm), tādējādi radot vāju gaismas caurlaidību bioloģisko molekulu (piemēram, hemoglobīna un melanīna) intensīvas absorbcijas dēļ. redzamais reģions6,7. Однако большинство обычных фотосенсибилизаторов, таких как хлорины, порфирины и антрахиноны, обладают относительно коротковолновым поглощением (частота < 680 нм), что приводит к плохому проникновению света из-за интенсивного поглощения биологических молекул (например, гемоглобина и меланина) в видимая область6,7. Tomēr visbiežāk sastopamajiem fotosensibilizatoriem, piemēram, hlorīniem, porfirīniem un antrahinoniem, ir relatīvi īsa viļņa garuma absorbcija (< 680 nm), kā rezultātā gaismas caurlaidība ir vāja bioloģisko molekulu (piemēram, hemoglobīna un melanīna) intensīvas absorbcijas dēļ redzamajā zonā6,7.， 大多数 传统 的 光敏剂 具有 具有 较 短 的 波长 吸收 （如 血红 血红 蛋白 蛋白 蛋白 和 黑色素） 的 强烈 吸收 ， 分子 （如 血红 蛋白 蛋白 和 和 黑色素） 的 的 强烈 强烈 吸收 吸收 ， ， ， （（（血红 蛋白 蛋白 蛋白 蛋白 和 黑色素 的 强烈 强烈 吸收 吸收 ， 分子 分子 （（（血红 蛋白 蛋白 蛋白 和）导致光穿透性差.然而 ， 大多数 传统 的 光敏剂 ， 二 氢 卟酚 、 卟啉 蒽醌 ， 具有 相对 较 短 的 波长 吸收 （频率 频率 <680 nm） 因此 由于 对 分子 （血红 蛋白 和 黑色素） 的 ， ， ， ， 吸收 吸收吸收 吸收 吸收 吸收 吸收 吸收 HI导致光穿透性差. Однако большинство традиционных фотосенсибилизаторов, таких как хлорины, порфирины и антрахиноны, имеют относительно коротковолновое поглощение (частота < 680 нм) из-за сильного поглощения биомолекул, таких как гемоглобин и меланин, что приводит к плохому проникновению света. Tomēr lielākajai daļai tradicionālo fotosensibilizatoru, piemēram, hlorīniem, porfirīniem un antrahinoniem, ir relatīvi īsa viļņa garuma absorbcija (frekvence < 680 nm), jo tiek absorbētas spēcīgas biomolekulas, piemēram, hemoglobīns un melanīns, kā rezultātā gaismas caurlaidība ir vāja.Redzamais laukums 6.7.Tāpēc tuvu infrasarkano staru (NIR) absorbējošie fotosensibilizatori, kas tiek aktivizēti 700–900 nm "terapeitiskajā logā", ir labi piemēroti fototerapijai.Tā kā tuvo infrasarkano gaismu vismazāk absorbē bioloģiskie audi, tā var izraisīt dziļāku iespiešanos un mazāku fotobojājumu8,9.
Diemžēl esošajiem NIR absorbējošiem fotosensibilizatoriem parasti ir slikta fotostabilitāte, zema skābekļa (1O2) ģenerēšanas jauda un agregācijas izraisīta 1O2 slāpēšana, kas ierobežo to klīnisko pielietojumu10, 11.Lai gan ir pieliktas lielas pūles, lai uzlabotu parasto fotosensibilizatoru fotofizikālās un fotoķīmiskās īpašības, līdz šim vairākos ziņojumos ir ziņots, ka NIR absorbējošie fotosensibilizatori var atrisināt visas šīs problēmas.Turklāt vairāki fotosensibilizatori ir parādījuši solījumu efektīvai 1O212, 13, 14 ģenerēšanai, ja tie tiek apstaroti ar gaismu virs 800 nm, jo ​​fotonu enerģija strauji samazinās tuvajā IR reģionā.Trifenilamīns (TFA) kā elektronu donors un [1,2,5]tiadiazol-[3,4-i]dipirido[a,c]fenazīns (TDP) kā elektronu akceptoru grupa Donora-akceptora (DA) tipa krāsvielas. krāsvielas , kas absorbē gandrīz infrasarkano staru, kas ir plaši pētītas tuvās infrasarkanās bioattēlveidošanas II un fototermālās terapijas (PTT) dēļ to šaurās joslas atstarpes dēļ.Tādējādi DA tipa krāsvielas var izmantot PDT ar gandrīz IR ierosmi, lai gan tās reti ir pētītas kā PDT fotosensibilizatori.
Ir labi zināms, ka fotosensibilizatoru augstā starpsistēmu šķērsošanas (ISC) efektivitāte veicina 1O2 veidošanos.Kopēja stratēģija ISC procesa virzīšanai ir uzlabot fotosensibilizatoru spin-orbītas savienojumu (SOC), ieviešot smagos atomus vai īpašas organiskās daļas.Tomēr šai pieejai joprojām ir daži trūkumi un ierobežojumi19,20.Nesen supramolekulārā pašsavienošanās ir nodrošinājusi augšupēju inteliģentu pieeju funkcionālu materiālu ražošanai molekulārā līmenī, 21, 22 ar daudzām priekšrocībām fototerapijā: (1) pašsamontētiem fotosensibilizatoriem var būt potenciāls veidot lentes struktūras.Līdzīgi kā elektroniskās struktūrās ar blīvāku enerģijas līmeņu sadalījumu, jo pārklājas orbītas starp celtniecības blokiem.Tāpēc tiks uzlabota enerģijas atbilstība starp zemāko singleta ierosināto stāvokli (S1) un blakus esošo tripleta ierosināto stāvokli (Tn), kas ir izdevīga ISC procesam 23, 24 .(2) Supramolekulārā montāža samazinās neradiatīvo relaksāciju, pamatojoties uz intramolekulārās kustības ierobežošanas mehānismu (RIM), kas arī veicina ISC procesu 25, 26 .(3) Supramolekulārais mezgls var aizsargāt monomēra iekšējās molekulas no oksidēšanās un noārdīšanās, tādējādi ievērojami uzlabojot fotosensibilizatora fotostabilitāti.Ņemot vērā iepriekš minētās priekšrocības, mēs uzskatām, ka supramolekulārās fotosensibilizatoru sistēmas var būt daudzsološa alternatīva PDT trūkumu novēršanai.
Uz Ru (II) balstīti kompleksi ir daudzsološa medicīnas platforma potenciālam pielietojumam slimību diagnostikā un terapijā, pateicoties to unikālajām un pievilcīgajām bioloģiskajām īpašībām28,29,30,31,32,33,34.Turklāt uz Ru (II) balstītu kompleksu ierosināto stāvokļu pārpilnība un regulējamās fotofizikāli ķīmiskās īpašības sniedz lielas priekšrocības uz Ru (II) balstītu fotosensibilizatoru izstrādei 35, 36, 37, 38, 39, 40.Ievērojams piemērs ir rutēnija (II) polipiridila komplekss TLD-1433, kas pašlaik atrodas II fāzes klīniskajos pētījumos kā fotosensibilizators ne-muskuļu invazīva urīnpūšļa vēža (NMIBC) ārstēšanai41.Turklāt rutēnija (II) arēna metālorganiskie kompleksi tiek plaši izmantoti kā ķīmijterapijas līdzekļi vēža ārstēšanai to zemās toksicitātes un vieglās modifikācijas dēļ42, 43, 44, 45.Ru (II)-arēna organometālisko kompleksu jonu īpašības var ne tikai uzlabot DA hromoforu slikto šķīdību parastajos šķīdinātājos, bet arī uzlabot DA hromoforu montāžu.Turklāt Ru (II)-arēnu organometālisko kompleksu pseidooktaedriskā pussendviča struktūra var steriski novērst DA tipa hromoforu H-agregāciju, tādējādi veicinot J-agregācijas veidošanos ar sarkanās nobīdes absorbcijas joslām.Tomēr Ru (II)-arēna kompleksu raksturīgie trūkumi, piemēram, zema stabilitāte un/vai slikta biopieejamība, var ietekmēt arēna-Ru (II) kompleksu terapeitisko efektivitāti un in vivo aktivitāti.Tomēr pētījumi ir parādījuši, ka šos trūkumus var novērst, iekapsulējot rutēnija kompleksus ar bioloģiski saderīgiem polimēriem ar fizisku iekapsulēšanu vai kovalentu konjugāciju.
Šajā darbā mēs ziņojam par DA konjugētajiem Ru (II)-arēna (RuDA) kompleksiem ar NIR trigeri, izmantojot koordinācijas saiti starp DAD hromoforu un Ru (II)-arēna daļu.Iegūtie kompleksi nekovalentās mijiedarbības dēļ var paši savākties metalosupramolekulāros pūslīšos ūdenī.Proti, supramolekulārais mezgls piešķīra RuDA ar polimerizācijas izraisītām starpsistēmu šķērsošanas īpašībām, kas ievērojami palielināja ISC efektivitāti, kas bija ļoti labvēlīga PDT (1. att.).Lai palielinātu audzēju uzkrāšanos un in vivo bioloģisko saderību, FDA apstiprinātais Pluronic F127 (PEO-PPO-PEO) tika izmantots, lai iekapsulētu RuDA47, 48, 49, lai izveidotu RuDA-NP nanodaļiņas (1B attēls), kas darbojās kā ļoti efektīva PDT / Dual- režīmā Rācijsaziņas starpniekserveris.Vēža fototerapijā (1.C attēls) RuDA-NP tika izmantots, lai ārstētu kailas peles ar MDA-MB-231 audzējiem, lai pētītu PDT un PTT efektivitāti in vivo.
RuDA fotofiziskā mehānisma shematisks ilustrācija monomēru un agregētu formās vēža fototerapijai, B RuDA-NP un C RuDA-NP sintēzei NIR aktivizētai PDT un PTT.
RuDA, kas sastāv no TPA un TDP funkcionalitātes, tika sagatavots saskaņā ar procedūru, kas parādīta 1. papildu attēlā (2.A attēls), un RuDA raksturoja ar 1H un 13C NMR spektriem, elektrosmidzināšanas jonizācijas masas spektrometriju un elementu analīzi (papildu 2.–4. attēls). ).Zemākās singleta pārejas RuDA elektronu blīvuma starpības karte tika aprēķināta, izmantojot laika atkarīgo blīvuma funkcionālo teoriju (TD-DFT), lai izpētītu lādiņa pārneses procesu.Kā parādīts 5. papildu attēlā, elektronu blīvums galvenokārt novirzās no trifenilamīna uz TDP akceptora vienību pēc fotoeksitācijas, ko var attiecināt uz tipisku intramolekulāro lādiņu pārneses (CT) pāreju.
Rūdas ķīmiskā struktūra B Rūdas absorbcijas spektri dažādu DMF un ūdens attiecību maisījumos.C RuDA (800 nm) un ICG (779 nm) normalizētās absorbcijas vērtības pret laiku pie 0,5 W cm-2 808 nm lāzera gaismā.D Par ABDA fotodegradāciju liecina RuDA izraisīta 1O2 veidošanās DMF/H2O maisījumos ar dažādu ūdens saturu lāzera starojuma iedarbībā ar viļņa garumu 808 nm un jaudu 0,5 W/cm2.
Kopsavilkums - UV redzamā absorbcijas spektroskopija tika izmantota, lai pētītu rūdas pašsavienošanās īpašības DMF un ūdens maisījumos dažādās attiecībās.Kā parādīts attēlā.2B, RuDA uzrāda absorbcijas joslas no 600 līdz 900 nm DMF ar maksimālo absorbcijas joslu pie 729 nm.Ūdens daudzuma palielināšana noveda pie pakāpeniskas rūdas absorbcijas maksimuma sarkanās nobīdes līdz 800 nm, kas norāda uz rūdas J-agregāciju samontētajā sistēmā.RuDA fotoluminiscences spektri dažādos šķīdinātājos ir parādīti 6. papildu attēlā. Šķiet, ka RuDA uzrāda tipisku NIR-II luminiscenci ar maksimālo emisijas viļņa garumu apm.1050 nm attiecīgi CH2Cl2 un CH3OH.RuDA lielā Stoksa nobīde (apmēram 300 nm) norāda uz būtiskām izmaiņām ierosinātā stāvokļa ģeometrijā un zemas enerģijas ierosināto stāvokļu veidošanos.Rūdas luminiscences kvantu iznākums CH2Cl2 un CH3OH tika noteikts attiecīgi 3,3 un 0,6%.Tomēr metanola un ūdens maisījumā (5/95, v/v) tika novērota neliela emisijas sarkanā nobīde un kvantu ražas samazināšanās (0,22%), kas varētu būt saistīta ar Ore pašsavienošanos. .
Lai vizualizētu ORE pašsavienojumu, mēs izmantojām šķidruma atomu spēka mikroskopiju (AFM), lai pēc ūdens pievienošanas vizualizētu ORE morfoloģiskās izmaiņas metanola šķīdumā.Kad ūdens saturs bija zem 80%, netika novērota skaidra agregācija (7. papildu attēls).Tomēr, vēl vairāk palielinoties ūdens saturam līdz 90–95%, parādījās nelielas nanodaļiņas, kas liecināja par Rūdas pašsavienošanos. Turklāt lāzera apstarošana ar viļņa garumu 808 nm neietekmēja RuDA absorbcijas intensitāti ūdens vidē. risinājums (2.C att. un papildu 8. att.).Turpretim indocianīna zaļā absorbcija (ICG kā kontrole) strauji samazinājās pie 779 nm, norādot uz izcilu RuDA fotostabilitāti.Turklāt RuDA-NP stabilitāte PBS (pH = 5, 4, 7, 4 un 9, 0), 10% FBS un DMEM (augsta glikozes koncentrācija) tika pārbaudīta ar UV redzamās absorbcijas spektroskopiju dažādos laikos.Kā parādīts 9. papildu attēlā, nelielas izmaiņas RuDA-NP absorbcijas joslās tika novērotas PBS pie pH 7, 4/9, 0, FBS un DMEM, kas norāda uz izcilu RuDA-NP stabilitāti.Taču skābā vidē (рН = 5,4) tika konstatēta Rūdas hidrolīze.Mēs arī tālāk novērtējām RuDA un RuDA-NP stabilitāti, izmantojot augstas veiktspējas šķidruma hromatogrāfijas (HPLC) metodes.Kā parādīts 10. papildu attēlā, RuDA bija stabils metanola un ūdens maisījumā (50/50, v / v) pirmajā stundā, un hidrolīze tika novērota pēc 4 stundām.Tomēr RuDA NP tika novērots tikai plašs ieliekts-izliekts maksimums.Tāpēc, lai novērtētu RuDA NP stabilitāti PBS (pH = 7, 4), tika izmantota gēla caurlaidības hromatogrāfija (GPC).Kā parādīts 11. papildu attēlā, pēc 8 stundu inkubācijas pārbaudītajos apstākļos NP RuDA pīķa augstums, pīķa platums un pīķa laukums būtiski nemainījās, norādot uz izcilu NP RuDA stabilitāti.Turklāt TEM attēli parādīja, ka RuDA-NP nanodaļiņu morfoloģija palika praktiski nemainīga pēc 24 stundām atšķaidītā PBS buferšķīdumā (pH = 7,4, 12. papildu attēls).
Tā kā pašsavienošanās Ore var piešķirt dažādas funkcionālās un ķīmiskās īpašības, mēs novērojām 9,10-antracēndiilbis(metilēn)dimalonskābes (ABDA, indikators 1O2) izdalīšanos metanola-ūdens maisījumos.Rūda ar dažādu ūdens saturu50.Kā parādīts 2.D attēlā un 13. papildu attēlā, ABDA degradācija netika novērota, ja ūdens saturs bija zem 20%.Palielinoties mitrumam līdz 40%, notika ABDA degradācija, par ko liecina ABDA fluorescences intensitātes samazināšanās.Ir arī novērots, ka lielāks ūdens saturs izraisa ātrāku noārdīšanos, kas liecina, ka RuDA pašsavienošanās ir nepieciešama un labvēlīga ABDA degradācijai.Šī parādība ļoti atšķiras no mūsdienu ACQ (agregācijas izraisītas dzēšanas) hromoforiem.Apstarojot ar lāzeru ar viļņa garumu 808 nm, 1O2 RuDA kvantu iznākums 98% H2O/2% DMF maisījumā ir 16,4%, kas ir 82 reizes lielāks nekā ICG (ΦΔ = 0,2%)51, demonstrējot ievērojamu ražošanas efektivitāti 1O2 RuDA agregācijas stāvoklī.
Elektronu spini, izmantojot 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinonu (TEMP) un 5,5-dimetil-1-pirolīna N-oksīdu (DMPO) kā griešanās slazdus, ​​tika izmantota rezonanses spektroskopija (ESR), lai identificētu iegūtās sugas. AFK.autors RuDA.Kā parādīts 14. papildu attēlā, ir apstiprināts, ka 1O2 rodas apstarošanas laikā no 0 līdz 4 minūtēm.Turklāt, kad RuDA tika inkubēts ar DMPO apstarošanas laikā, tika atklāts tipisks četrrindu EPR signāls 1:2:2:1 DMPO-OH· addukts, kas norāda uz hidroksilradikāļu (OH·) veidošanos.Kopumā iepriekš minētie rezultāti parāda RuDA spēju stimulēt ROS ražošanu, izmantojot divu I / II tipa fotosensibilizācijas procesu.
Lai labāk izprastu RuDA elektroniskās īpašības monomēra un agregētā formā, RuDA pierobežas molekulārās orbitāles monomēru un dimēru formās tika aprēķinātas, izmantojot DFT metodi.Kā parādīts attēlā.3A, monomēra RuDA augstākā aizņemtā molekulārā orbitāle (HOMO) ir delokalizēta gar ligandu mugurkaulu, un zemākā neaizņemtā molekulārā orbitāle (LUMO) ir centrēta uz TDP akceptora vienību.Gluži pretēji, elektronu blīvums dimeriskajā HOMO ir koncentrēts uz vienas RuDA molekulas ligandu, savukārt elektronu blīvums LUMO galvenokārt ir koncentrēts uz citas RuDA molekulas akceptora vienību, kas norāda, ka RuDA atrodas dimērā.CT iezīmes.
A Ore HOMO un LUMO ir aprēķināti monomēru un dimēru formās.B Singleta un tripleta rūdas enerģijas līmeņi monomēros un dimēros.C Aptuvenais RuDA un iespējamo ISC kanālu līmenis kā monomērs C un dimērs D. Bultiņas norāda iespējamos ISC kanālus.
Elektronu un caurumu sadalījums RuDA zemas enerģijas singleta ierosinātajos stāvokļos monomēru un dimēru formās tika analizēts, izmantojot programmatūru Multiwfn 3.852.53, kas tika aprēķināta, izmantojot TD-DFT metodi.Kā norādīts uz papildu etiķetes.Kā parādīts 1-2 attēlā, monomēru RDA caurumi lielākoties tiek delokalizēti gar ligandu mugurkaulu šajos singleta ierosinātajos stāvokļos, savukārt elektroni galvenokārt atrodas TDP grupā, parādot CT intramolekulāras īpašības.Turklāt šajos singleta ierosinātajos stāvokļos pastāv lielāka vai mazāka caurumu un elektronu pārklāšanās, kas liecina, ka šie singleta ierosinātie stāvokļi dod zināmu ieguldījumu no vietējās ierosmes (LE).Dimēriem papildus intramolekulārām CT un LE pazīmēm attiecīgajos stāvokļos tika novērota noteikta daļa starpmolekulāro CT pazīmju, īpaši S3, S4, S7 un S8, pamatojoties uz starpmolekulāro CT analīzi, kur galvenās bija CT starpmolekulārās pārejas. (Papildu tabula).3).
Lai labāk izprastu eksperimentālos rezultātus, mēs tālāk pētījām RuDA ierosināto stāvokļu īpašības, lai izpētītu atšķirības starp monomēriem un dimēriem (4.–5. papildu tabulas).Kā parādīts 3B attēlā, dimēra singleta un tripleta ierosināto stāvokļu enerģijas līmeņi ir daudz blīvāki nekā monomēra enerģijas līmeņi, kas palīdz samazināt enerģijas plaisu starp S1 un Tn. Ir ziņots, ka ISC pārejas var realizēt nelielā enerģijas spraugā (ΔES1-Tn <0, 3 eV) starp S1 un Tn54. Ir ziņots, ka ISC pārejas var realizēt nelielā enerģijas spraugā (ΔES1-Tn <0, 3 eV) starp S1 un Tn54. Сообщалось, что переходы ISC могут быть реализованы в пределах небольшой энергетической щели (Δ0,3-4. Ir ziņots, ka ISC pārejas var realizēt nelielā enerģijas spraugā (ΔES1-Tn <0, 3 eV) starp S1 un Tn54.据报道，ISC 跃迁可以在S1 和Tn54 之间的小能隙（ΔES1-Tn < 0,3 eV）内实现。据报道，ISC 跃迁可以在S1 和Tn54 之间的小能隙（ΔES1-Tn < 0,3 eV）内实现。 S Ir ziņots, ka ISC pāreju var realizēt nelielā enerģijas spraugā (ΔES1-Tn <0, 3 eV) starp S1 un Tn54.Turklāt tikai vienai orbitālei, aizņemtai vai neaizņemtai, ir jāatšķiras saistītā singleta un tripleta stāvokļos, lai nodrošinātu SOC integrāli, kas nav nulle.Tādējādi, pamatojoties uz ierosmes enerģijas un orbitālās pārejas analīzi, visi iespējamie ISC pārejas kanāli ir parādīti 1.3C,D.Jo īpaši monomērā ir pieejams tikai viens ISC kanāls, savukārt dimēriskajai formai ir četri ISC kanāli, kas var uzlabot ISC pāreju.Tāpēc ir saprātīgi pieņemt, ka jo vairāk RuDA molekulu tiek apkopotas, jo pieejamāki būs ISC kanāli.Tāpēc RuDA agregāti var veidot divu joslu elektroniskas struktūras singleta un tripleta stāvokļos, samazinot enerģijas plaisu starp S1 un pieejamo Tn, tādējādi palielinot ISC efektivitāti, lai atvieglotu 1O2 veidošanos.
Lai vēl vairāk noskaidrotu pamatā esošo mehānismu, mēs sintezējām arēna-Ru(II) kompleksa (RuET) atsauces savienojumu, RuDA aizvietojot divas etilgrupas ar divām trifenilamīna fenilgrupām (4A att., pilnu raksturojumu skatiet ESI, 15. papildinājums). -21) No donora (dietilamīna) līdz akceptoram (TDF) RuET ir tādas pašas intramolekulāras CT īpašības kā RuDA.Kā gaidīts, RuET absorbcijas spektrs DMF uzrādīja zemas enerģijas lādiņa pārneses joslu ar spēcīgu absorbciju tuvajā infrasarkanajā reģionā 600–1100 nm apgabalā (4.B att.).Turklāt RuET agregācija tika novērota arī palielinoties ūdens saturam, kas atspoguļojās absorbcijas maksimuma sarkanajā nobīdē, ko vēl vairāk apstiprināja šķidrā AFM attēlveidošana (papildu 22. attēls).Rezultāti rāda, ka RuET, tāpat kā RuDA, var veidot intramolekulārus stāvokļus un paškomplektēties agregētās struktūrās.
RuET ķīmiskā struktūra.B RuET absorbcijas spektri dažādu DMF un ūdens attiecību maisījumos.Plots C EIS Nyquist RuDA un RuET.RuDA un RuET fotostrāvas reakcijas D lāzera starojuma iedarbībā ar viļņa garumu 808 nm.
ABDA fotodegradācija RuET klātbūtnē tika novērtēta, apstarojot ar lāzeru ar viļņa garumu 808 nm.Pārsteidzoši, ka dažādās ūdens frakcijās netika novērota ABDA degradācija (papildu 23. attēls).Iespējamais iemesls ir tāds, ka RuET nevar efektīvi veidot joslu elektronisku struktūru, jo etilķēde neveicina efektīvu starpmolekulāro lādiņu pārnesi.Tāpēc, lai salīdzinātu RuDA un RuET fotoelektroķīmiskās īpašības, tika veikta elektroķīmiskās pretestības spektroskopija (EIS) un pārejošas fotostrāvas mērījumi.Saskaņā ar Nyquist diagrammu (4.C attēls), RuDA parāda daudz mazāku rādiusu nekā RuET, kas nozīmē, ka RuDA56 ir ātrāks starpmolekulāro elektronu transports un labāka vadītspēja.Turklāt RuDA fotostrāvas blīvums ir daudz lielāks nekā RuET (4. D att.), kas apstiprina RuDA57 labāku lādiņa pārneses efektivitāti.Tādējādi trifenilamīna fenilgrupai Rūdā ir svarīga loma starpmolekulāras lādiņa pārneses nodrošināšanā un joslas elektroniskas struktūras veidošanā.
Lai palielinātu audzēja uzkrāšanos un in vivo bioloģisko saderību, mēs tālāk iekapsulējām RuDA ar F127.RuDA-NP vidējais hidrodinamiskais diametrs tika noteikts kā 123, 1 nm ar šauru sadalījumu (PDI = 0, 089), izmantojot dinamiskās gaismas izkliedes (DLS) metodi (5A attēls), kas veicināja audzēja uzkrāšanos, palielinot caurlaidību un aizturi.EPR) efekts.TEM attēli parādīja, ka Ore NP ir vienmērīga sfēriska forma ar vidējo diametru 86 nm.Proti, RuDA-NP absorbcijas maksimums parādījās pie 800 nm (papildu 24. att.), norādot, ka RuDA-NP var saglabāt pašmontējošo RuDA funkcijas un īpašības.Aprēķinātais ROS kvantu iznākums NP Ore ir 15,9%, kas ir salīdzināms ar Ore RuDA NP fototermiskās īpašības tika pētītas lāzera starojuma iedarbībā ar viļņa garumu 808 nm, izmantojot infrasarkano kameru.Kā parādīts attēlā.5B, C, kontroles grupa (tikai PBS) piedzīvoja nelielu temperatūras paaugstināšanos, savukārt RuDA-NPs šķīduma temperatūra strauji palielinājās, palielinoties temperatūrai (ΔT) līdz 15, 5, 26, 1 un 43, 0 ° C.Augstas koncentrācijas bija attiecīgi 25, 50 un 100 µM, kas norāda uz spēcīgu RuDA NP fototermisko efektu.Turklāt tika veikti apkures / dzesēšanas cikla mērījumi, lai novērtētu RuDA-NP fototermisko stabilitāti un salīdzinātu ar ICG.Rūdas NP temperatūra nepazeminājās pēc pieciem sildīšanas/dzesēšanas cikliem (5.D att.), kas liecina par izcilo Ore NP fototermisko stabilitāti.Turpretim ICG uzrāda zemāku fototermisko stabilitāti, kā redzams no acīmredzamās fototermālās temperatūras plato izzušanas tādos pašos apstākļos.Saskaņā ar iepriekšējo metodi58 RuDA-NP fototermiskās konversijas efektivitāte (PCE) tika aprēķināta kā 24,2%, kas ir augstāka nekā esošie fototermiskie materiāli, piemēram, zelta nanostieņi (21,0%) un zelta nanočaulas (13,0%)59.Tādējādi NP Ore piemīt lieliskas fototermiskās īpašības, kas padara tos par daudzsološiem PTT aģentiem.
RuDA NP DLS un TEM attēlu analīze (ielaidums).B Dažādu koncentrāciju RuDA NP termiskie attēli, kas pakļauti lāzera starojumam 808 nm (0,5 W cm-2) viļņa garumā.C Dažādu rūdas NP koncentrāciju fototermālās konversijas līknes, kas ir kvantitatīvi dati.B. D ORE NP un ICG temperatūras paaugstināšanās 5 sildīšanas-dzesēšanas ciklos.
RuDA NP fotocitotoksicitāte pret MDA-MB-231 cilvēka krūts vēža šūnām tika novērtēta in vitro.Kā parādīts attēlā.6A, B, RuDA-NP un RuDA uzrādīja nenozīmīgu citotoksicitāti bez apstarošanas, kas nozīmē zemāku RuDA-NP un RuDA tumšo toksicitāti.Tomēr pēc lāzera starojuma iedarbības 808 nm viļņa garumā RuDA un RuDA NP uzrādīja spēcīgu fotocitotoksicitāti pret MDA-MB-231 vēža šūnām ar IC50 vērtībām (puse no maksimālās inhibējošās koncentrācijas) attiecīgi 5,4 un 9,4 μM, parādot ka RuDA-NP un RuDA ir potenciāls vēža fototerapijai.Turklāt RuDA-NP un RuDA fotocitotoksicitāte tika tālāk pētīta C vitamīna (Vc), ROS uztvērēja, klātbūtnē, lai noskaidrotu ROS lomu gaismas izraisītā citotoksicitātē.Acīmredzot pēc Vc pievienošanas palielinājās šūnu dzīvotspēja, un RuDA un RuDA NP IC50 vērtības bija attiecīgi 25,7 un 40,0 μM, kas pierāda ROS nozīmīgo lomu RuDA un RuDA NP fotocitotoksicitātē.Gaismas izraisīta RuDA-NP un RuDA citotoksicitāte MDA-MB-231 vēža šūnās, krāsojot dzīvas / mirušas šūnas, izmantojot kalceīnu AM (zaļā fluorescence dzīvām šūnām) un propīdija jodīdu (PI, sarkanā fluorescence mirušajām šūnām).apstiprina šūnas) kā fluorescējošas zondes.Kā parādīts 6.C attēlā, šūnas, kas apstrādātas ar RuDA-NP vai RuDA, palika dzīvotspējīgas bez apstarošanas, par ko liecina intensīva zaļā fluorescence.Gluži pretēji, lāzera apstarošanas laikā tika novērota tikai sarkanā fluorescence, kas apstiprina RuDA vai RuDA NP efektīvo fotocitotoksicitāti.Jāatzīmē, ka zaļā fluorescence parādījās, pievienojot Vc, kas norāda uz RuDA un RuDA NP fotocitotoksicitātes pārkāpumu.Šie rezultāti atbilst in vitro fotocitotoksicitātes pārbaudēm.
No devas atkarīga A RuDA- un B RuDA-NP šūnu dzīvotspēja MDA-MB-231 šūnās attiecīgi Vc (0,5 mM) klātbūtnē vai bez tās.Kļūdu joslas, vidējā ± standartnovirze (n = 3). Nesapāroti, abpusēji t testi *p < 0,05, **p < 0,01 un ***p < 0,001. Nesapāroti, abpusēji t testi *p < 0,05, **p < 0,01 un ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 un ***p <0,001. Nepāra divpusēji t-testi *p<0,05, **p<0,01 un ***p<0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001. Непарные двусторонние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 un ***p <0,001. Nepāra divpusēji t-testi *p<0,05, **p<0,01 un ***p<0,001.C Dzīvu/mirušu šūnu krāsošanas analīze, izmantojot kalceīnu AM un propīdija jodīdu kā fluorescējošas zondes.Mēroga josla: 30 µm.Tiek parādīti trīs bioloģisko atkārtojumu reprezentatīvi attēli no katras grupas.D ROS ražošanas konfokālie fluorescences attēli MDA-MB-231 šūnās dažādos apstrādes apstākļos.Zaļā DCF fluorescence norāda uz ROS klātbūtni.Apstaro ar lāzeru ar viļņa garumu 808 nm ar jaudu 0,5 W/cm2 10 minūtes (300 J/cm2).Mēroga josla: 30 µm.Tiek parādīti trīs bioloģisko atkārtojumu reprezentatīvi attēli no katras grupas.E Plūsmas citometrijas RuDA-NP (50 µM) vai RuDA (50 µM) apstrādes analīze ar vai bez 808 nm lāzera (0,5 W cm-2) Vc (0,5 mM) klātbūtnē un bez tā 10 minūtes.Tiek parādīti trīs bioloģisko atkārtojumu reprezentatīvi attēli no katras grupas.MDA-MB-231 šūnu F Nrf-2, HSP70 un HO-1, kas apstrādātas ar RuDA-NP (50 µM) ar vai bez 808 nm lāzera apstarošanas (0,5 W cm-2, 10 min, 300 J cm-2), šūnas ekspresē 2).Tiek parādīti katras grupas divu bioloģisko atkārtojumu reprezentatīvi attēli.
Intracelulārā ROS ražošana MDA-MB-231 šūnās tika pārbaudīta, izmantojot 2,7-dihlordihidrofluoresceīna diacetāta (DCFH-DA) krāsošanas metodi.Kā parādīts attēlā.6D, šūnām, kas apstrādātas ar RuDA-NP vai RuDA, bija izteikta zaļa fluorescence, kad tās tika apstarotas ar 808 nm lāzeru, norādot, ka RuDA-NP un RuDA ir efektīva spēja radīt ROS.Gluži pretēji, gaismas trūkuma vai Vc klātbūtnē tika novērots tikai vājš šūnu fluorescējošais signāls, kas liecināja par nelielu ROS veidošanos.Intracelulārie ROS līmeņi RuDA-NP šūnās un ar RuDA apstrādātajās MDA-MB-231 šūnās tika tālāk noteikti ar plūsmas citometriju.Kā parādīts 25. papildu attēlā, RuDA-NP un RuDA radītā vidējā fluorescences intensitāte (MFI) zem 808 nm lāzera apstarošanas tika ievērojami palielināta attiecīgi par aptuveni 5, 1 un 4, 8 reizes, salīdzinot ar kontroles grupu, apstiprinot to lielisko AFK veidošanos.jaudu.Tomēr intracelulārie ROS līmeņi RuDA-NP vai MDA-MB-231 šūnās, kas apstrādātas ar RuDA, bija salīdzināmi tikai ar kontrolēm bez lāzera apstarošanas vai Vc klātbūtnē, līdzīgi konfokālās fluorescences analīzes rezultātiem.
Ir pierādīts, ka mitohondriji ir Ru (II)-arēna kompleksu galvenais mērķis60.Tāpēc tika pētīta RuDA un RuDA-NP subcelulārā lokalizācija.Kā parādīts 26. papildu attēlā, RuDA un RuDA-NP parāda līdzīgus šūnu sadalījuma profilus ar vislielāko uzkrāšanos mitohondrijās (attiecīgi 62,5 ± 4,3 un 60,4 ± 3,6 ng/mg proteīna).Tomēr Ore un NP Ore kodolfrakcijās tika atrasts tikai neliels Ru daudzums (attiecīgi 3,5 un 2,1%).Atlikušajā šūnu frakcijā bija atlikušais rutēnijs: 31,7% (30,6 ± 3,4 ng/mg proteīna) RuDA un 42,9% (47,2 ± 4,5 ng/mg proteīna) RuDA-NP.Kopumā Ore un NP Ore galvenokārt uzkrājas mitohondrijās.Lai novērtētu mitohondriju disfunkciju, mēs izmantojām JC-1 un MitoSOX Red krāsošanu, lai novērtētu attiecīgi mitohondriju membrānas potenciālu un superoksīda ražošanas jaudu.Kā parādīts 27. papildu attēlā, intensīva zaļā (JC-1) un sarkanā (MitoSOX Red) fluorescence tika novērota šūnās, kas apstrādātas gan ar RuDA, gan RuDA-NP zem 808 nm lāzera apstarošanas, norādot, ka gan RuDA, gan RuDA-NP ir ļoti fluorescējoši. Tas var efektīvi izraisīt mitohondriju membrānas depolarizāciju un superoksīda veidošanos.Turklāt šūnu nāves mehānisms tika noteikts, izmantojot plūsmas citometriju balstītu aneksīna V-FITC / propīdija jodīda (PI) analīzi.Kā parādīts 6E attēlā, apstarojot ar 808 nm lāzeru, RuDA un RuDA-NP izraisīja ievērojami palielinātu agrīnās apoptozes ātrumu (apakšējais labais kvadrants) MDA-MB-231 šūnās, salīdzinot ar PBS vai PBS plus lāzeru.apstrādātas šūnas.Tomēr, pievienojot Vc, RuDA un RuDA-NP apoptozes ātrums ievērojami samazinājās no 50, 9% un 52, 0% līdz 15, 8% un 17, 8%, kas apstiprina ROS nozīmīgo lomu RuDA un RuDA-NP fotocitotoksicitātē..Turklāt visās pārbaudītajās grupās (augšējais kreisais kvadrants) tika novērotas nelielas nekrotiskās šūnas, kas liecina, ka apoptoze var būt dominējošā RuDA un RuDA-NP izraisītā šūnu nāves forma.
Tā kā oksidatīvā stresa bojājumi ir galvenais apoptozes noteicošais faktors, ar RuDA-NP apstrādātajā MDA-MB-231 tika pētīts kodolfaktors, kas saistīts ar eritroīdu 2, faktoru 2 (Nrf2) 62, kas ir galvenais antioksidantu sistēmas regulators.Apstarošanas izraisīto RuDA NP darbības mehānisms.Tajā pašā laikā tika konstatēta arī pakārtotā proteīna hema oksigenāzes 1 (HO-1) ekspresija.Kā parādīts 6.F attēlā un 29. papildu attēlā, ar RuDA-NP mediētā fototerapija palielināja Nrf2 un HO-1 ekspresijas līmeni, salīdzinot ar PBS grupu, norādot, ka RuDA-NP var stimulēt oksidatīvā stresa signālu ceļus.Turklāt, lai izpētītu RuDA-NPs63 fototermisko efektu, tika novērtēta arī karstuma šoka proteīna Hsp70 ekspresija.Ir skaidrs, ka šūnas, kas apstrādātas ar RuDA-NP + 808 nm lāzera apstarošanu, uzrādīja paaugstinātu Hsp70 ekspresiju, salīdzinot ar pārējām divām grupām, atspoguļojot šūnu reakciju uz hipertermiju.
Ievērojamie in vitro rezultāti lika mums izpētīt RuDA-NP veiktspēju in vivo plikām pelēm ar MDA-MB-231 audzējiem.RuDA NP sadalījums audos tika pētīts, nosakot rutēnija saturu aknās, sirdī, liesā, nierēs, plaušās un audzējos.Kā parādīts attēlā.7A, maksimālais Ore NP saturs normālos orgānos parādījās pirmajā novērošanas laikā (4 h), savukārt maksimālais saturs tika noteikts audzēja audos 8 stundas pēc injekcijas, iespējams, Ore NP dēļ.LF EPR efekts.Saskaņā ar sadalījuma rezultātiem optimālais ārstēšanas ilgums ar NP rūdu tika ņemts 8 stundas pēc ievadīšanas.Lai ilustrētu RuDA-NP uzkrāšanās procesu audzēju vietās, RuDA-NP fotoakustiskās (PA) īpašības tika uzraudzītas, reģistrējot RuDA-NP PA signālus dažādos laikos pēc injekcijas.Pirmkārt, RuDA-NP PA signāls in vivo tika novērtēts, ierakstot audzēja vietas PA attēlus pēc RuDA-NP intratumorālas injekcijas.Kā parādīts 30. papildu attēlā, RuDA-NP uzrādīja spēcīgu PA signālu, un bija pozitīva korelācija starp RuDA-NP koncentrāciju un PA signāla intensitāti (papildu attēls 30A).Pēc tam pēc RuDA un RuDA-NP intravenozas injekcijas dažādos laika punktos pēc injekcijas tika reģistrēti audzēja vietu PA attēli in vivo.Kā parādīts 7.B attēlā, RuDA-NP PA signāls no audzēja vietas pakāpeniski palielinājās ar laiku un sasniedza plato 8 stundas pēc injekcijas, kas atbilst audu sadalījuma rezultātiem, kas noteikti ar ICP-MS analīzi.Attiecībā uz RuDA (papildu attēls 30B) maksimālā PA signāla intensitāte parādījās 4 stundas pēc injekcijas, norādot uz ātru RuDA iekļūšanas ātrumu audzējā.Turklāt tika pētīta RuDA un RuDA-NP izdalīšanās uzvedība, nosakot rutēnija daudzumu urīnā un izkārnījumos, izmantojot ICP-MS.Galvenais RuDA (papildu 31. att.) un RuDA-NP (7.C att.) izvadīšanas ceļš ir ar fekālijām, un 8 dienu pētījuma periodā tika novērota efektīva RuDA un RuDA-NP klīrenss, kas nozīmē, ka RuDA. un RuDA-NP var efektīvi izvadīt no organisma bez ilgstošas ​​toksicitātes.
A. RuDA-NP ex vivo sadalījumu peles audos noteica pēc Ru satura (ievadītās Ru devas (ID) procentos uz gramu audu) dažādos laikos pēc injekcijas.Dati ir vidējā ± standartnovirze (n = 3). Nesapāroti, abpusēji t testi *p < 0,05, **p < 0,01 un ***p < 0,001. Nesapāroti, abpusēji t testi *p < 0,05, **p < 0,01 un ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 un ***p <0,001. Nepāra divpusēji t-testi *p<0,05, **p<0,01 un ***p<0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001. Непарные двусторонние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 un ***p <0,001. Nepāra divpusēji t-testi *p<0,05, **p<0,01 un ***p<0,001.B PA attēli in vivo audzēju vietām pie 808 nm ierosmes pēc RuDA-NP (10 µmol kg-1) intravenozas ievadīšanas dažādos laika punktos.Pēc RuDA NP (10 µmol kg-1) intravenozas ievadīšanas C Ru dažādos laika intervālos tika izvadīts no pelēm ar urīnu un izkārnījumiem.Dati ir vidējā ± standartnovirze (n = 3).
Salīdzinājumam RuDA-NP sildīšanas jauda in vivo tika pētīta plikām pelēm ar MDA-MB-231 un RuDA audzējiem.Kā parādīts attēlā.8A un papildu 32. att., kontroles (fizioloģiskā šķīduma) grupa uzrādīja mazākas temperatūras izmaiņas (ΔT ≈ 3 °C) pēc 10 minūšu nepārtrauktas iedarbības.Tomēr RuDA-NP un RuDA temperatūra strauji palielinājās ar maksimālo temperatūru attiecīgi 55, 2 un 49, 9 ° C, nodrošinot pietiekamu hipertermiju in vivo vēža terapijai.Novērotais augstās temperatūras pieaugums RuDA NP (ΔT ≈ 24°C), salīdzinot ar RuDA (ΔT ≈ 19°C), var būt saistīts ar tā labāku caurlaidību un uzkrāšanos audzēja audos EPR efekta dēļ.
Infrasarkanie termiskie attēli pelēm ar MDA-MB-231 audzējiem, kas apstaroti ar 808 nm lāzeru dažādos laikos 8 stundas pēc injekcijas.Tiek parādīti katras grupas četru bioloģisko atkārtojumu reprezentatīvi attēli.B Relatīvais audzēja tilpums un C Vidējā audzēja masa dažādām peļu grupām ārstēšanas laikā.D Dažādu peļu grupu ķermeņa svara līknes.Apstaro ar lāzeru ar viļņa garumu 808 nm ar jaudu 0,5 W/cm2 10 minūtes (300 J/cm2).Kļūdu joslas, vidējā ± standartnovirze (n = 3). Nesapāroti, abpusēji t testi *p < 0,05, **p < 0,01 un ***p < 0,001. Nesapāroti, abpusēji t testi *p < 0,05, **p < 0,01 un ***p < 0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 un ***p <0,001. Nepāra divpusēji t-testi *p<0,05, **p<0,01 un ***p<0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001.未配对的双边t 检验*p < 0,05、**p < 0,01 和***p < 0,001. Непарные двусторонние t-тесты *p <0,05, **p <0,01 un ***p <0,001. Nepāra divpusēji t-testi *p<0,05, **p<0,01 un ***p<0,001. Galveno orgānu un audzēju E H&E krāsošanas attēli no dažādām ārstēšanas grupām, tostarp fizioloģiskā šķīduma, fizioloģiskā šķīduma + lāzera, RuDA, RuDA + lāzera, RuDA-NP un RuDA-NP + lāzera grupām. Galveno orgānu un audzēju E H&E krāsošanas attēli no dažādām ārstēšanas grupām, tostarp fizioloģiskā šķīduma, fizioloģiskā šķīduma + lāzera, RuDA, RuDA + lāzera, RuDA-NP un RuDA-NP + lāzera grupām. Изображения окрашивания E H&E основных органов и опухолей из разных групп лечения, включая группы физиологического раствора, физиологического раствора + лазера, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs и RuDA-NPs + Laser. Galveno orgānu un audzēju E H&E krāsošanas attēli no dažādām ārstēšanas grupām, tostarp fizioloģiskā šķīduma, fizioloģiskā šķīduma + lāzera, RuDA, RuDA + lāzera, RuDA-NP un RuDA-NP + lāzera grupām.来自 治疗 组 组 主要 主要 器官 和 肿瘤 的 e h & e 染色 图像 ， 包括 盐水 、 盐 水 + 激光 、 ruda 、 ruda + 激光 、 ruda-nps 和 ruda-nps + 激光组。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。来自不同治疗组的主要器官和肿瘤的E H&E Окрашивание E H&E основных органов и опухолей из различных групп лечения, включая физиологический раствор, физиологический раствор + лазер, RuDA, RuDA + лазер, RuDA-NPs и RuDA-NPs + лазер. Galveno orgānu un audzēju E H&E krāsošana no dažādām ārstēšanas grupām, ieskaitot fizioloģisko šķīdumu, fizioloģisko šķīdumu + lāzeru, RuDA, RuDA + lāzeru, RuDA-NP un RuDA-NP + lāzeru.Mēroga josla: 60 µm.
Tika novērtēts fototerapijas efekts in vivo ar RuDA un RuDA NP, kurā kailām pelēm ar MDA-MB-231 audzējiem intravenozi caur astes vēnu injicēja RuDA vai RuDA NP vienā devā 10,0 µmol kg-1, un pēc tam 8 stundas pēc injekcijas.lāzera apstarošana ar viļņa garumu 808 nm.Kā parādīts 8.B attēlā, audzēja apjomi ievērojami palielinājās fizioloģiskā šķīduma un lāzera grupās, norādot, ka fizioloģiskā šķīduma vai lāzera 808 apstarošana maz ietekmēja audzēja augšanu.Tāpat kā fizioloģiskā šķīduma grupā, arī pelēm, kas tika ārstētas ar RuDA-NP vai RuDA, tika novērota strauja audzēja augšana bez lāzera apstarošanas, parādot to zemo tumšo toksicitāti.Turpretim pēc lāzera apstarošanas gan ārstēšana ar RuDA-NP, gan RuDA izraisīja ievērojamu audzēja regresiju ar audzēja tilpuma samazināšanos attiecīgi par 95, 2% un 84, 3%, salīdzinot ar grupu, kas apstrādāta ar fizioloģisko šķīdumu, kas liecina par lielisku sinerģisku PDT., ko nodrošina RuDA/CHTV efekts.– NP vai Ore Salīdzinot ar RuDA, RuDA NP uzrādīja labāku fototerapeitisko efektu, kas galvenokārt bija saistīts ar RuDA NP EPR efektu.Audzēja augšanas kavēšanas rezultāti tika tālāk novērtēti pēc audzēja svara, kas tika izgriezts 15. ārstēšanas dienā (8. C. attēls un 33. Papildu attēls).Vidējā audzēja masa ar RuDA-NP ārstētām pelēm un ar RuDA ārstētām pelēm bija attiecīgi 0, 08 un 0, 27 g, kas bija daudz vieglāka nekā kontroles grupā (1, 43 g).
Turklāt peļu ķermeņa svars tika reģistrēts ik pēc trim dienām, lai pētītu RuDA-NP vai RuDA tumšo toksicitāti in vivo.Kā parādīts 8.D attēlā, būtiskas ķermeņa svara atšķirības netika novērotas visās ārstēšanas grupās. Turklāt tika veikta galveno orgānu (sirds, aknu, liesas, plaušu un nieru) hematoksilīna un eozīna (H&E) krāsošana no dažādām ārstēšanas grupām. Turklāt tika veikta dažādu ārstēšanas grupu galveno orgānu (sirds, aknu, liesas, plaušu un nieru) hematoksilīna un eozīna (H&E) krāsošana. Кроме того, было проведено окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) основных органов (serd. Turklāt tika veikta dažādu ārstēšanas grupu galveno orgānu (sirds, aknu, liesas, plaušu un nieru) krāsošana ar hematoksilīnu un eozīnu (H&E).此外，对不同治疗组的主要器官（心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏、肺和肾脏）肺和肾脏）进衼组的主要器官 (H&E) Кроме того, проводили окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) основных органов (сердца, печени, селезенки, легких и почек) в различных группах лечения. Turklāt dažādās ārstēšanas grupās tika veikta galveno orgānu (sirds, aknu, liesas, plaušu un nieru) krāsošana ar hematoksilīnu un eozīnu (H&E).Kā parādīts attēlā.8E, piecu galveno orgānu H&E krāsošanas attēliem no RuDA-NP un RuDA grupām nav acīmredzamu anomāliju vai orgānu bojājumu. 8E, piecu galveno orgānu H&E krāsošanas attēliem no RuDA-NP un RuDA grupām nav acīmredzamu anomāliju vai orgānu bojājumu.Kā parādīts attēlā.8E, изображения окрашивания окрашивания H&E пяти основных органов из групп RuDA-NPs un RuDA не демонстрируют явных ановных явных аномали. 8E, H&E krāsošanas attēli no pieciem galvenajiem orgāniem no RuDA-NP un RuDA grupām neuzrāda acīmredzamas orgānu anomālijas vai bojājumus.如图8E 所示，来自RuDA-NPs 和RuDA 组的五个主要器官的H&E 染色图像没有显玤如图8E 所示，来自RuDA-NPs 和RuDA 组的五个主要器官的H&E Как показано на рисунке 8E, изображения окрашивания изображения окрашивания H&E пяти основных органов из групп из групп RuDA-орновговолежАжне показания Kā parādīts 8E attēlā, piecu galveno orgānu H&E krāsošanas attēli no RuDA-NP un RuDA grupām neuzrādīja acīmredzamas novirzes vai orgānu bojājumus.Šie rezultāti parādīja, ka ne RuDA-NP, ne RuDA neuzrādīja toksicitātes pazīmes in vivo. Turklāt audzēju H&E krāsošanas attēli parādīja, ka gan RuDA + Laser, gan RuDA-NPs + Laser grupas var izraisīt smagu vēža šūnu iznīcināšanu, parādot RuDA un RuDA-NP lielisko in vivo fototerapeitisko efektivitāti. Turklāt audzēju H&E krāsošanas attēli parādīja, ka gan RuDA + Laser, gan RuDA-NPs + Laser grupas var izraisīt smagu vēža šūnu iznīcināšanu, parādot RuDA un RuDA-NP lielisko in vivo fototerapeitisko efektivitāti.Turklāt hematoksilīna-eozīna iekrāsotie audzēja attēli parādīja, ka gan RuDA + Laser, gan RuDA-NPs + Laser grupas var izraisīt smagu vēža šūnu iznīcināšanu, parādot RuDA un RuDA-NP augstāko fototerapeitisko efektivitāti in vivo .此外 肿瘤 的 的 h & e 染色 图像 显示 ， ruda + lāzers 和 ruda-nps + lāzers 组均 可 导致 严重 的 破坏 ， ， 证明 ruda 和 ruda-nps 的 优异 的 体内 光疗 功效。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 功效此外 肿瘤 的 的 & e 染色 显示 ， ruda + lāzers 和 ruda-nps + lāzers 组均 导致 的 癌 细胞 破坏 ， 证明 了 ruda 和 ruda-nps 的 的 体内 光疗 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。 。...Turklāt hematoksilīna un eozīna iekrāsotie audzēja attēli parādīja, ka gan RuDA + Laser, gan RuDA-NPs + Laser grupas izraisīja smagu vēža šūnu iznīcināšanu, parādot RuDA un RuDA-NP augstāku fototerapeitisko efektivitāti in vivo .
Noslēgumā jāsaka, ka Ru (II)-arēna (RuDA) organometāliskais komplekss ar DA tipa ligandiem tika izstrādāts, lai atvieglotu ISC procesu, izmantojot agregācijas metodi.Sintezētā RuDA var patstāvīgi savākties ar nekovalentu mijiedarbību, veidojot no RuDA atvasinātas supramolekulāras sistēmas, tādējādi veicinot 1O2 veidošanos un efektīvu fototermisko konversiju gaismas izraisītas vēža terapijai.Jāatzīmē, ka monomēra RuDA neradīja 1O2 lāzera apstarošanas laikā pie 808 nm, bet varēja radīt lielu daudzumu 1O2 agregētā stāvoklī, parādot mūsu dizaina racionalitāti un efektivitāti.Turpmākie pētījumi ir parādījuši, ka supramolekulārais mezgls nodrošina RuDA ar uzlabotām fotofizikālajām un fotoķīmiskajām īpašībām, piemēram, sarkanās nobīdes absorbciju un fotobalināšanas izturību, kas ir ļoti vēlamas PDT un PTT apstrādei.Gan in vitro, gan in vivo eksperimenti ir parādījuši, ka RuDA NP ar labu bioloģisko saderību un labu uzkrāšanos audzējā uzrāda izcilu gaismas izraisītu pretvēža aktivitāti pēc lāzera apstarošanas ar viļņa garumu 808 nm.Tādējādi RuDA NP kā efektīvi bimodāli supramolekulārie PDT / PTW reaģenti bagātinās fotosensibilizatoru komplektu, kas aktivizēts viļņu garumos virs 800 nm.Supramolekulārās sistēmas konceptuālais dizains nodrošina efektīvu ceļu NIR aktivētiem fotosensibilizatoriem ar izciliem fotosensibilizējošiem efektiem.
Visas ķīmiskās vielas un šķīdinātāji tika iegūti no komerciāliem piegādātājiem un tika izmantoti bez turpmākas attīrīšanas.RuCl3 iegādājās no Boren Precious Metals Co., Ltd. (Kunming, Ķīna).[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-fenantrolīna-5,6-dions) un 4,7-bis[4-(N,N-difenilamino)fenil]-5 ,6-diamino-2,1,3-benzotiadiazols tika sintezēts saskaņā ar iepriekšējiem pētījumiem64,65.KMR spektri tika reģistrēti Bruker Avance III-HD 600 MHz spektrometrā Dienvidaustrumu universitātes analītisko testu centrā, izmantojot d6-DMSO vai CDCl3 kā šķīdinātāju.Ķīmiskās nobīdes δ ir norādītas ppm.attiecībā uz tetrametilsilānu, un mijiedarbības konstantes J ir norādītas absolūtās vērtībās hercos.Augstas izšķirtspējas masas spektrometrija (HRMS) tika veikta ar Agilent 6224 ESI/TOF MS instrumentu.C, H un N elementu analīze tika veikta ar Vario MICROCHNOS elementu analizatoru (Elementar).UV redzamie spektri tika mērīti ar Shimadzu UV3600 spektrofotometru.Fluorescences spektri tika reģistrēti ar Shimadzu RF-6000 spektrofluorimetru.EPR spektri tika reģistrēti ar Bruker EMXmicro-6/1 instrumentu.Sagatavoto paraugu morfoloģija un struktūra tika pētīta uz FEI Tecnai G20 (TEM) un Bruker Icon (AFM) instrumentiem, kas darbojas pie 200 kV sprieguma.Dinamiskā gaismas izkliede (DLS) tika veikta ar Nanobrook Omni analizatoru (Brookhaven).Fotoelektroķīmiskās īpašības tika mērītas ar elektroķīmisko iekārtu (CHI-660, Ķīna).Fotoakustiskie attēli tika iegūti, izmantojot FUJIFILM VisualSonics Vevo® LAZR sistēmu.Konfokālie attēli tika iegūti, izmantojot Olympus FV3000 konfokālo mikroskopu.FACS analīze tika veikta ar BD Calibur plūsmas citometru.Augstas veiktspējas šķidruma hromatogrāfijas (HPLC) eksperimenti tika veikti ar Waters Alliance e2695 sistēmu, izmantojot 2489 UV/Vis detektoru.Gēla caurlaidības hromatogrāfijas (GPC) testi tika reģistrēti ar Thermo ULTIMATE 3000 instrumentu, izmantojot ERC RefratoMax520 refrakcijas indeksa detektoru.
[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-fenantrolīn-5,6-dions)64 (481,0 mg, 1,0 mmol), 4,7-bis[4-(N, N-difenilamino)fenil]-5,6-diamino-2,1,3-benzotiadiazols 65 (652,0 mg, 1,0 mmol) un ledus etiķskābe (30 ml) tika maisīti ledusskapī ar atteces temperatūru 12 stundas.Pēc tam šķīdinātājs tika noņemts vakuumā, izmantojot rotācijas iztvaicētāju.Iegūtais atlikums tika attīrīts ar flash kolonnas hromatogrāfiju (silikagels, CH2Cl2:MeOH = 20:1), lai iegūtu RuDA kā zaļu pulveri (raža: 877,5 mg, 80%).tūpļa.Aprēķināts C64H48Cl2N8RuS: C 67,84, H 4,27, N 9,89.Atrasts: C 67,92, H 4,26, N 9,82.1H KMR (600 MHz, d6-DMSO) 8 10,04 (s, 2H), 8,98 (s, 2H), 8,15 (s, 2H), 7,79 (s, 4H), 7,44 (s, 8H), 7,21 (d, J = 31,2 Hz, 16H), 6,47 (s, 2H), 6,24 (s, 2H), 2,69 (s, 1H), 2,25 (s, 3H), 0,99 (s, 6H).13C NMR (150 MHz, D6-DMSO), δ (PPM) 158,03, 152.81, 149.31, 147.98, 147.16, 139,98, 136.21, 135,57, 134,68, 130.34, 130,02, 128.68, 128,01, 125.51, 124,45, 120.81. , 103. , 86,52, 84,75, 63,29, 30,90, 22,29, 18,83.ESI-MS: m/z [M-Cl]+ = 1097,25.
4,7-bis[4-(N,N-dietilamino)fenil-5,6-diamino-2,1,3-benzotiadiazola (L2) sintēze: L2 tika sintezēts divos posmos.Pd(PPh3)4 (46 mg, 0,040 mmol) tika pievienots N,N-dietil-4-(tributilstannil)anilīnam (1,05 g, 2,4 mmol) un 4,7-dibrom-5,6-dinitro šķīdumam - 2, 1,3-benzotiadiazols (0,38 g, 1,0 mmol) sausā toluolā (100 ml).Maisījumu maisīja 100°C 24 stundas.Pēc toluola noņemšanas vakuumā iegūto cieto vielu mazgā ar petrolēteri.Pēc tam šī savienojuma (234,0 mg, 0,45 mmol) un dzelzs pulvera (0,30 g, 5,4 mmol) maisījumu etiķskābē (20 ml) maisīja 80 °C temperatūrā 4 stundas.Reakcijas maisījumu ielej ūdenī un iegūto brūno cieto vielu savāca filtrējot.Produkts tika divreiz attīrīts ar vakuuma sublimāciju, lai iegūtu zaļu cietu vielu (126,2 mg, 57% iznākums).tūpļa.Aprēķināts C26H32N6S: C 67,79, H 7,00, N 18,24.Atrasts: C 67,84, H 6,95, H 18,16.1H KMR (600 MHz, CDC13), 8 (ppm) 7,42 (d, 4H), 6,84 (d, 4H), 4,09 (s, 4H), 3,42 (d, 8H), 1,22 (s, 12H).13С KMR (150 MHz, CDCl3), δ (ppm) 151,77, 147,39, 138,07, 131,20, 121,09, 113,84, 111,90, 44,34, 12,77.ESI-MS: m/z [M+H]+ = 461,24.
Savienojumi tika sagatavoti un attīrīti pēc procedūrām, kas līdzīgas RuDA.tūpļa.Aprēķināts C48H48Cl2N8RuS: C 61,27, H 5,14, N 11,91.Atrasts: C, 61,32, H, 5,12, N, 11,81, 1H KMR (600 MHz, d6-DMSO), 8 (ppm) 10,19 (s, 2H), 9,28 (s, 2H), 8,09 (s, 2H), 7,95 (s, 4H), 6,93 (s, 4H), 6,48 (d, 2H), 6,34 (s, 2H), 3,54 (t, 8H), 2,80 (m, 1H), 2,33 (s, 3H), 1,31 (t, 12H), 1,07 (s, 6H).13C NMR (151 MHz, CdCl3), δ (PPM) 158.20, 153.36, 148,82, 148.14, 138.59, 136.79, 135.75, 134.71, 130,44, 128,87, 128,35, 121.70, 111,84, 110,76, 105,07., 38.06, 31.22, 29.69, 22.29, 19.19, 14.98, 12.93.ESI-MS: m/z [M-Cl]+ = 905,24.
RuDA tika izšķīdināts MeOH/H2O (5/95, v/v) koncentrācijā 10 μM.RuDA absorbcijas spektrs tika mērīts ik pēc 5 minūtēm ar Shimadzu UV-3600 spektrofotometru, apstarojot ar lāzera gaismu ar viļņa garumu 808 nm (0, 5 W / cm2).ICG spektri tika reģistrēti tādos pašos apstākļos kā standarta.
EPR spektri tika reģistrēti ar Bruker EMXmicro-6/1 spektrometru ar mikroviļņu jaudu 20 mW, skenēšanas diapazonu 100 G un lauka modulāciju 1 G. 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidons (TEMP) un 5,5-dimetil-1-pirolīna N-oksīds (DMPO) tika izmantoti kā griešanās slazdi.Elektronu spin rezonanses spektri tika reģistrēti jauktiem RuDA (50 µM) un TEMF (20 mM) vai DMPO (20 mM) šķīdumiem lāzera starojuma iedarbībā ar viļņa garumu 808 nm (0,5 W/cm2).
DFT un TD-DFT aprēķini RuDA tika veikti PBE1PBE/6–31 G*//LanL2DZ līmeņos ūdens šķīdumā, izmantojot Gausa programmu 1666,67,68.Zemas enerģijas singleta ierosinātā stāvokļa RuDA HOMO-LUMO, caurumu un elektronu sadalījums tika attēlots, izmantojot programmu GaussView (versija 5.0).
Vispirms mēģinājām izmērīt 1O2 RuDA ģenerēšanas efektivitāti, izmantojot parasto UV redzamo spektroskopiju ar ICG (ΦΔ = 0, 002) kā standartu, taču ICG fotodegradācija spēcīgi ietekmēja rezultātus.Tādējādi 1O2 RuDA kvantu iznākums tika mērīts, nosakot ABDA fluorescences intensitātes izmaiņas pie aptuveni 428 nm, kad to apstaroja ar lāzeru ar viļņa garumu 808 nm (0,5 W/cm2).Eksperimenti tika veikti ar RuDA un RuDA NP (20 μM) ūdenī/DMF (98/2, v/v), kas satur ABDA (50 μM).1O2 kvantu iznākums tika aprēķināts, izmantojot šādu formulu: ΦΔ (PS) = ΦΔ (ICG) × (rFS/APS)/(rICG/AICG).rPS un rICG ir ABDA reakcijas ātrums ar 1O2, kas iegūts attiecīgi no fotosensibilizatora un ICG.APS un AICG ir fotosensibilizatora un ICG absorbcija attiecīgi pie 808 nm.
AFM mērījumi tika veikti šķidruma apstākļos, izmantojot skenēšanas režīmu Bruker Dimension Icon AFM sistēmā.Izmantojot atvērtu struktūru ar šķidrām šūnām, šūnas divas reizes nomazgāja ar etanolu un žāvēja ar slāpekļa plūsmu.Ievietojiet žāvētās šūnas mikroskopa optiskajā galviņā.Nekavējoties ievietojiet parauga pilienu šķidruma baseinā un novietojiet to uz konsoles, izmantojot sterilu vienreizējās lietošanas plastmasas šļirci un sterilu adatu.Vēl viens piliens tiek uzlikts tieši uz parauga, un, kad optiskā galva ir nolaista, abi pilieni saplūst, veidojot menisku starp paraugu un šķidruma rezervuāru.AFM mērījumi tika veikti, izmantojot SCANASYST-FLUID V-veida nitrīda konsoli (Bruker, cietība k = 0,7 N m-1, f0 = 120–180 kHz).
HPLC hromatogrammas tika iegūtas ar Waters e2695 sistēmu, kas aprīkota ar phoenix C18 kolonnu (250 × 4,6 mm, 5 µm), izmantojot 2489 UV/Vis detektoru.Detektora viļņa garums ir 650 nm.Kustīgās fāzes A un B bija attiecīgi ūdens un metanols, un kustīgās fāzes plūsmas ātrums bija 1,0 ml·min-1.Gradients (šķīdinātājs B) bija šāds: 100% no 0 līdz 4 minūtēm, 100% līdz 50% no 5 līdz 30 minūtēm un atiestatīts uz 100% no 31 līdz 40 minūtēm.Rūda tika izšķīdināta jauktā metanola un ūdens šķīdumā (50/50, pēc tilpuma) koncentrācijā 50 μM.Injekcijas tilpums bija 20 μl.
GPC testi tika reģistrēti ar Thermo ULTIMATE 3000 instrumentu, kas aprīkots ar divām PL aquagel-OH MIXED-H kolonnām (2 × 300 × 7, 5 mm, 8 µm) un ERC RefratoMax520 refrakcijas indeksa detektoru.GPC kolonna tika eluēta ar ūdeni ar plūsmas ātrumu 1 ml/min 30 °C temperatūrā.Rūdas NP tika izšķīdinātas PBS šķīdumā (pH = 7,4, 50 μM), injekcijas tilpums bija 20 μL.
Fotostrāvas tika mērītas ar elektroķīmisko iekārtu (CHI-660B, Ķīna).Optoelektroniskās reakcijas, ieslēdzot un izslēdzot lāzeru (808 nm, 0,5 W/cm2), tika mērītas attiecīgi pie 0,5 V sprieguma melnā kastē.Standarta trīs elektrodu šūna tika izmantota ar L-veida stiklveida oglekļa elektrodu (GCE) kā darba elektrodu, standarta kalomela elektrodu (SCE) kā atsauces elektrodu un platīna disku kā pretelektrodu.Par elektrolītu tika izmantots 0,1 M Na2SO4 šķīdums.
Cilvēka krūts vēža šūnu līnija MDA-MB-231 tika iegādāta no KeyGEN Biotec Co., LTD (Nanjing, Ķīna, kataloga numurs: KG033).Šūnas tika audzētas monoslāņos Dulbecco modificētajā ērgļa barotnē (DMEM, augsts glikozes līmenis), kas papildināts ar 10% liellopu augļa seruma (FBS), penicilīna (100 μg/ml) un streptomicīna (100 μg/ml) šķīdumu.Visas šūnas tika kultivētas 37 ° C temperatūrā mitrā atmosfērā, kas satur 5% CO2.
MTT tests tika izmantots, lai noteiktu RuDA un RuDA-NP citotoksicitāti gaismas apstarošanas klātbūtnē un bez tā, ar vai bez Vc (0, 5 mM).MDA-MB-231 vēža šūnas tika audzētas 96 iedobju plāksnēs ar šūnu blīvumu aptuveni 1 x 105 šūnas/ml/iedobē un inkubētas 12 stundas 37,0°C atmosfērā ar 5% CO2 un 95% gaisa.Šūnām tika pievienoti ūdenī izšķīdinātie RuDA un RuDA NP.Pēc 12 stundu ilgas inkubācijas šūnas tika pakļautas 0,5 W cm-2 lāzera starojumam ar viļņa garumu 808 nm 10 minūtes (300 J cm-2) un pēc tam inkubēja tumsā 24 stundas.Pēc tam šūnas vēl 5 stundas inkubēja ar MTT (5 mg / ml).Visbeidzot nomainiet barotni uz DMSO (200 µl), lai izšķīdinātu iegūtos purpursarkanos formazāna kristālus.OD vērtības tika mērītas, izmantojot mikroplašu lasītāju ar viļņa garumu 570/630 nm.Katra parauga IC50 vērtība tika aprēķināta, izmantojot SPSS programmatūru no devas-atbildes līknēm, kas iegūtas no vismaz trim neatkarīgiem eksperimentiem.
MDA-MB-231 šūnas tika apstrādātas ar RuDA un RuDA-NP koncentrācijā 50 μM.Pēc 12 stundu inkubācijas šūnas tika apstarotas ar lāzeru ar viļņa garumu 808 nm un jaudu 0,5 W/cm2 10 minūtes (300 J/cm2).C vitamīna (Vc) grupā šūnas pirms lāzera apstarošanas tika apstrādātas ar 0, 5 mM Vc.Pēc tam šūnas vēl 24 stundas inkubēja tumsā, pēc tam 30 minūtes iekrāsoja ar kalceīnu AM un propīdija jodīdu (20 μg / ml, 5 μl), pēc tam mazgāja ar PBS (10 μl, pH 7, 4).krāsotu šūnu attēli.