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CCS Chemistry | H2S激活的“一匙三锁”双金属纳米片,用于结肠癌的可视化精准治疗

摘要:湖南大学宋国胜课题组开发了H2S激活的“一匙三锁”双金属纳米片(Gd / Cu-纳米片),该纳米片具有可激活的荧光,磁共振成像,光动力效应,可用于结肠癌的高特异性诊疗。

 

结肠癌是三大常见的恶性肿瘤之一,同时也是全球四大死亡原因之一。目前,外科手术是临床上用于结肠癌治疗的常规手段,常与放疗或化疗相结合。但是,这种治疗方法对肿瘤缺乏特异性,通常会严重破坏人体正常的组织。因此,亟需开发高度特异性的诊疗策略,用于结肠癌的治疗。

新兴的光热或光动力学疗法被用于抑制结肠癌。然而,高功率激光照射的光热剂或光敏可能造成烧伤或严重损害正常组织。虽然这些治疗手段可以与影像学技术相结合,但影像学只能用于肿瘤位置的可视化,而不能报告治疗效果。

由于在结肠癌细胞中产生H2S的胱硫醚酶-β合成酶(CBS)高表达,结肠癌组织中的H2S浓度(0.3-3.4 mmol L−1)远远超过周围健康组织。近年来,基于H2S的高表达,近红外荧光探针,光声探针已经用于结肠的特异性成像,然而这些成像技术由于体内组织穿透性差,在体内肿瘤的全身成像方面仍然存在局限性。

针对上述问题,湖南大学宋国胜课题组开发了H2S激活的“一匙三锁”双金属纳米片(Gd / Cu-纳米片),该纳米片具有可激活的荧光,磁共振成像,光动力效应。他们将Gd掺杂的四羧基卟啉与铜离子通过水热微乳法形成Gd/Cu双金属纳米粒子。通过片层剥离,得到Gd / Cu-纳米片。值得注意的是,在非癌症组织中,铜离子可锁住分子偶极子(Gd-卟啉)的磁共振(MRI)信号,荧光发射,以及1O2产生的。在结肠癌模型(HCT116)过表达内源性H2S的触发下,卟啉的荧光和光动力得到恢复,减少了对正常组织的毒副作用。通过结合MRI/荧光成像双模成像的互补优势,在H2S激活后,Gd/Cu-nanosheets可实现细胞和体内结肠癌的高特异性可视化。而且,Gd/Cu-纳米片荧光强度与癌症抑制率之间具有良好的相关性,提供了自报告癌症治疗结果的能力,从而为结肠癌的个性化和精确治疗提供了潜在强大的工具。


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作者进一步研究活体内可激活的磁共振和荧光成像,和光动力效应。重要的是,纳米片能够建立活体荧光成像强度与光动力后肿瘤抑制率之间的良好相关性。可以在治疗的早期阶段评估光动力的疗效,有望实现光动力治疗效果最大化和副作用最小化。


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综上所述,作者开发了第一个H2S激活的光磁纳米平台,用于结肠癌的高特异性诊疗。将来,这种MRI /荧光双模成像的策略可能会扩展到成像与癌症相关的其他生物标记物,更准确地预测治疗后的即时疗效。论文第一作者为张成。该工作以 research article 的形式发表在CCS Chemistry上。


文章详情:

H2S-Activated “One-Key Triple-Lock” Bis-Metal Coordination Network for Visualizing Precise Therapy of Colon Cancer

Cheng Zhang, Jiaqi Li, Chang Lu, Tengxiang Yang, Yan Zhao, Lili Teng, Yue Yang, Guosheng Song* & Xiao-Bing Zhang

Citation:CCS Chem. 2020, 2, 2126–2142

文章链接:https://doi.org/10.31635/ccschem.020.202000369


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