Вести

Ви благодариме што ја посетивте Nature.com.Верзијата на прелистувачот што ја користите има ограничена поддршка за CSS.За најдобро искуство, препорачуваме да користите ажуриран прелистувач (или да го оневозможите режимот на компатибилност во Internet Explorer).Во меѓувреме, за да обезбедиме континуирана поддршка, ќе ја направиме страницата без стилови и JavaScript.
Ефективните фотосензибилизатори се особено важни за широката клиничка употреба на фототерапијата.Сепак, конвенционалните фотосензибилизатори генерално страдаат од апсорпција со кратка бранова должина, недоволна фотостабилност, низок квантен принос на реактивни видови кислород (ROS) и гаснење на ROS предизвикано од агрегација.Овде пријавуваме блиску инфрацрвен (NIR) супрамолекуларен фотосензибилизатор (RuDA) посредуван од самосклопување на органометални комплекси Ru(II)-арен во воден раствор.RuDA може да генерира само единечен кислород (1O2) во агрегирана состојба и покажува очигледно однесување на генерирање на 1O2 предизвикано од агрегација поради значително зголемување на процесот на вкрстување помеѓу системот еднократно-тројно.Под дејство на ласерска светлина од 808 nm, RuDA покажува квантен принос од 1O2 од 16,4% (индоцианин зелено одобрен од FDA: ΦΔ=0,2%) и висока фототермална ефикасност на конверзија од 24,2% (комерцијални златни нанопрачки) со одлична фотостабилност.: 21,0%, златни нано школки: 13,0%).Дополнително, RuDA-NP со добра биокомпатибилност може преференцијално да се акумулираат на туморските места, предизвикувајќи значителна регресија на туморот за време на фотодинамичната терапија со 95,2% намалување на волуменот на туморот in vivo.Оваа фотодинамичка терапија што ја подобрува агрегацијата обезбедува стратегија за развој на фотосензибилизатори со поволни фотофизички и фотохемиски својства.
Во споредба со конвенционалната терапија, фотодинамичната терапија (ПДТ) е атрактивен третман за рак поради неговите значајни предности како што се прецизна просторнотемпорална контрола, неинвазивност, занемарлива отпорност на лекови и минимизирање на несаканите ефекти 1,2,3.Под светлосно зрачење, употребените фотосензибилизатори може да се активираат за да формираат високо-реактивни кислородни видови (ROS), што доведува до апоптоза/некроза или имунолошки реакции4,5. Сепак, повеќето конвенционални фотосензибилизатори, како што се хлорините, порфирините и антрахиноните, имаат апсорпција со релативно кратка бранова должина (фреквенција < 680 nm), што резултира со слаба пенетрација на светлината поради интензивната апсорпција на биолошките молекули (на пример, хемоглобин и меланин) видливиот регион6,7. Сепак, повеќето конвенционални фотосензибилизатори, како што се хлорините, порфирините и антрахиноните, имаат апсорпција со релативно кратка бранова должина (фреквенција < 680 nm), што резултира со слаба пенетрација на светлината поради интензивната апсорпција на биолошките молекули (на пример, хемоглобин и меланин) видливиот регион6,7. 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. Сепак, најчестите фотосензибилизатори како што се хлорините, порфирините и антрахиноните имаат релативно кратка апсорпција на бранова должина (< 680 nm) што резултира со слаба пенетрација на светлината поради интензивната апсорпција на биолошките молекули (на пр. хемоглобин и меланин) во видливиот регион6,7.然而 ， 大多数 传统 的 光敏剂 ， 如 二 氢 卟酚 卟啉 和 蒽醌 ， 具有 相对 短 的 波长 吸收 （频率 <680 nm） ， 因此 由于 生物 （如 血红 血红 蛋白 和 黑色素） 的 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈 强烈导致光穿透性差.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 波长 吸收 吸收 频率 频率 频率 <680 nm） 因此 由于 对 分子 血红 和 黑色素）） 的 的 ， ， ， 吸收 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 фотосенсибилизатор, таких како хлорины, порфирины и антрахиноны, имеют относительно коротковолновое поглощение (частота < 680 нм) из-за сильного меко погломощение, имејут Сепак, повеќето традиционални фотосензибилизатори како што се хлорините, порфирините и антрахиноните имаат релативно кратка апсорпција на бранова должина (фреквенција < 680 nm) поради силната апсорпција на биомолекули како што се хемоглобинот и меланин што резултира со слаба пенетрација на светлината.Видлива област 6.7.Затоа, фотосензибилизаторите кои апсорбираат блиска инфрацрвена боја (NIR) кои се активираат во „терапевтскиот прозорец“ од 700–900 nm се добро прилагодени за фототерапија.Бидејќи блиската инфрацрвена светлина најмалку се апсорбира од биолошките ткива, може да доведе до подлабока пенетрација и помала фотооштетување8,9.
За жал, постоечките фотосензибилизатори кои апсорбираат NIR генерално имаат слаба фотостабилност, низок капацитет за генерирање на единечен кислород (1O2) и гаснење на 1O2 предизвикано од агрегација, што ја ограничува нивната клиничка примена10,11.Иако се направени големи напори за подобрување на фотофизичките и фотохемиските својства на конвенционалните фотосензибилизатори, досега неколку извештаи објавија дека фотосензибилизаторите што апсорбираат NIR можат да ги решат сите овие проблеми.Дополнително, неколку фотосензибилизатори покажаа ветување за ефикасно генерирање на 1O212,13,14 кога ќе се зрачат со светлина над 800 nm, бидејќи енергијата на фотонот брзо се намалува во регионот близу IR.Трифениламин (TFA) како донатор на електрони и [1,2,5]тиадиазол-[3,4-i]дипиридо[a,c]феназин (TDP) како акцептор на група на електрони Донатор-акцептор (DA) тип бои една класа на бои, кои апсорбираат блиска инфрацрвена боја, кои се опширно проучувани за блиско инфрацрвено биографирање II и фототермална терапија (PTT) поради нивниот тесен опсег.Така, боите од типот DA може да се користат за PDT со блиско-IR побудување, иако тие ретко се проучувани како фотосензибилизатори за PDT.
Добро е познато дека високата ефикасност на меѓусистемското вкрстување (ISC) на фотосензибилизаторите промовира формирање на 1O2.Вообичаена стратегија за унапредување на процесот на ISC е да се подобри спојувањето со спин-орбита (SOC) на фотосензибилизаторите со воведување тешки атоми или специјални органски делови.Сепак, овој пристап сè уште има некои недостатоци и ограничувања19,20.Неодамна, супрамолекуларното самосклопување обезбеди интелигентен пристап оддолу-нагоре за изработка на функционални материјали на молекуларно ниво,21,22 со бројни предности во фототерапијата: (1) самосклопените фотосензибилизатори може да имаат потенцијал да формираат структури на лента.Слично на електронските структури со погуста распределба на нивоата на енергија поради преклопување на орбитите помеѓу градежните блокови.Затоа, енергетското совпаѓање помеѓу долната единечна возбудена состојба (S1) и соседната тројна возбудена состојба (Tn) ќе се подобри, што е корисно за ISC процесот 23, 24 .(2) Супрамолекуларното склопување ќе ја намали не-радијативната релаксација врз основа на механизмот за ограничување на интрамолекуларното движење (RIM), кој исто така го промовира ISC процесот 25, 26 .(3) Супрамолекуларното собрание може да ги заштити внатрешните молекули на мономерот од оксидација и деградација, а со тоа во голема мера ја подобрува фотостабилноста на фотосензибилизаторот.Со оглед на горенаведените предности, ние веруваме дека системите за надмолекуларни фотосензибилизатори можат да бидат ветувачка алтернатива за надминување на недостатоците на PDT.
Комплексите базирани на Ru(II) се ветувачка медицинска платформа за потенцијални апликации во дијагнозата и терапијата на болести поради нивните уникатни и атрактивни биолошки својства28,29,30,31,32,33,34.Дополнително, изобилството на возбудени состојби и прилагодливите фотофизичко-хемиски својства на комплексите базирани на Ru (II) обезбедуваат големи предности за развој на фотосензибилизатори базирани на Ru (II)35,36,37,38,39,40.Забележителен пример е рутениум(II) полипиридил комплексот TLD-1433, кој моментално е во фаза II клинички испитувања како фотосензибитор за третман на не-мускулен инвазивен карцином на мочниот меур (NMIBC)41.Дополнително, органометалните комплекси на рутениум(II)арен се широко користени како хемотерапевтски агенси за третман на рак поради нивната ниска токсичност и леснотија на модификација42,43,44,45.Јонските својства на органометалните комплекси Ru(II)-арен не само што можат да ја подобрат слабата растворливост на DA хромофорите во обичните растворувачи, туку и да го подобрат составувањето на DA хромофорите.Дополнително, псевдооктаедралната полусендвич структура на органометалните комплекси на Ru(II)-арените може стерично да спречи H-агрегација на хромофорите од типот DA, а со тоа да го олесни формирањето на J-агрегација со поместени ленти за апсорпција.Сепак, инхерентните недостатоци на комплексите Ру(II)-арен, како што се ниската стабилност и/или слабата биорасположивост, може да влијаат на терапевтската ефикасност и ин виво активноста на комплексите арен-Ру(II).Сепак, студиите покажаа дека овие недостатоци може да се надминат со инкапсулирање на рутениумските комплекси со биокомпатибилни полимери со физичка инкапсулација или ковалентна конјугација.
Во оваа работа, ги известуваме DA-коњугираните комплекси на Ru(II)-арен (RuDA) со NIR активирач преку координативна врска помеѓу DAD хромофорот и делот Ru(II)-арен.Добиените комплекси можат сами да се соберат во металосупрамолекуларни везикули во вода поради нековалентни интеракции.Имено, супрамолекуларното склопување го обдари RuDA со својства на меѓусистемски вкрстување предизвикани од полимеризација, што значително ја зголеми ефикасноста на ISC, што беше многу поволно за PDT (сл. 1А).За да се зголеми акумулацијата на туморот и in vivo биокомпатибилноста, Pluronic F127 (PEO-PPO-PEO) одобрен од FDA се користеше за да се инкапсулира RuDA47,48,49 за да се создадат наночестички RuDA-NP (слика 1Б) кои делуваа како високо ефикасен PDT/Dual- режим PTT прокси .Во фототерапијата за рак (слика 1C), RuDA-NP се користеше за лекување на голи глувци со тумори MDA-MB-231 за да се проучува ефикасноста на PDT и PTT in vivo.
Шематска илустрација на фотофизичкиот механизам на RuDA во мономерни и агрегирани форми за фототерапија на рак, синтеза на B RuDA-NPs и C RuDA-NPs за NIR-активирани PDT и PTT.
RuDA, кој се состои од TPA и TDP функционалност, беше подготвен според постапката прикажана на дополнителна слика 1 (слика 2A), а RuDA се карактеризира со 1H и 13C NMR спектри, масена спектрометрија за јонизација со електроспреј и елементарна анализа (Дополнителни слики 2-4 ).Мапата на разликата во густината на електроните на RuDA на најниската единечна транзиција беше пресметана со функционална теорија на густина зависна од времето (TD-DFT) за да се проучи процесот на пренос на полнеж.Како што е прикажано на дополнителната слика 5, густината на електроните се движи главно од трифениламин до единицата за прием на TDP по фотоексцитација, што може да се припише на типична транзиција на интрамолекуларен пренос на полнеж (CT).
Хемиска структура на рудата Б Апсорпциони спектри на рудата во мешавини од различни соодноси на DMF и вода.C Нормализирани вредности на апсорпција на RuDA (800 nm) и ICG (779 nm) наспроти времето на 0,5 W cm-2 од 808 nm ласерска светлина.D Фотодеградацијата на ABDA е индицирана со формирање на 1O2 предизвикано од RuDA во мешавини DMF/H2O со различна содржина на вода под дејство на ласерско зрачење со бранова должина од 808 nm и моќност од 0,5 W/cm2.
Апстракт - УВ-видливата апсорпциона спектроскопија беше користена за проучување на својствата на самосклопување на рудата во мешавини од DMF и вода во различни соодноси.Како што е прикажано на сл.2B, RuDA покажува опсези на апсорпција од 600 до 900 nm во DMF со максимална апсорпциона лента на 729 nm.Зголемувањето на количината на вода доведе до постепено црвено поместување на максимумот на апсорпција на рудата до 800 nm, што укажува на J-агрегација на рудата во составениот систем.Спектрите на фотолуминисценција на RuDA во различни растворувачи се прикажани на дополнителна слика 6. Се чини дека RuDA покажува типична NIR-II луминисценција со максимална бранова должина на емисија од околу.1050 nm во CH2Cl2 и CH3OH, соодветно.Големото поместување на Стоукс (околу 300 nm) на RuDA укажува на значајна промена во геометријата на возбудената состојба и формирање на ниско-енергетски возбудени состојби.Луминисценциските квантни приноси на рудата во CH2Cl2 и CH3OH беа определени да бидат 3,3 и 0,6%, соодветно.Меѓутоа, во мешавина од метанол и вода (5/95, v/v), забележано е мало поместување на емисијата на црвено и намалување на квантниот принос (0,22%), што може да се должи на самосклопувањето на рудата .
За да го визуелизираме самосклопувањето на ORE, користевме микроскопија со течна атомска сила (AFM) за да ги визуелизираме морфолошките промени во ORE во растворот на метанол по додавањето вода.Кога содржината на вода беше под 80%, не беше забележана јасна агрегација (Дополнителна слика 7).Меѓутоа, со понатамошно зголемување на содржината на вода на 90-95%, се појавија мали наночестички, што укажуваше на самосклопување на рудата.Покрај тоа, ласерското зрачење со бранова должина од 808 nm не влијаеше на интензитетот на апсорпција на RuDA во воден раствор (сл. 2В и дополнителна слика 8).Спротивно на тоа, апсорпцијата на индоцијанин зелениот (ICG како контрола) брзо се намали на 779 nm, што укажува на одлична фотостабилност на RuDA.Дополнително, стабилноста на RuDA-NPs во PBS (pH = 5,4, 7,4 и 9,0), 10% FBS и DMEM (висока гликоза) беше испитувана со спектроскопија на апсорпција видлив со УВ во различни моменти.Како што е прикажано на дополнителната слика 9, забележани се мали промени во појасите на апсорпција на RuDA-NP во PBS на pH 7,4/9,0, FBS и DMEM, што укажува на одлична стабилност на RuDA-NP.Меѓутоа, во кисела средина (рН = 5,4) е пронајдена хидролиза на рудата.Исто така, дополнително ја проценивме стабилноста на RuDA и RuDA-NP користејќи методи на течна хроматографија со високи перформанси (HPLC).Како што е прикажано на дополнителната слика 10, RuDA беше стабилен во мешавина од метанол и вода (50/50, v/v) првиот час, а хидролизата беше забележана по 4 часа.Сепак, само широк конкавно-конвексен врв беше забележан за RuDA NPs.Затоа, гел-пропустлива хроматографија (GPC) беше користена за да се процени стабилноста на RuDA NPs во PBS (pH = 7,4).Како што е прикажано на дополнителната слика 11, по 8 часа инкубација под тестираните услови, висината на врвот, ширината на врвот и површината на врвот на NP RuDA не се променија значително, што укажува на одлична стабилност на NP RuDA.Покрај тоа, TEM сликите покажаа дека морфологијата на наночестичките RuDA-NP остана практично непроменета по 24 часа во разредениот PBS пуфер (pH = 7,4, Дополнителна слика 12).
Бидејќи самосклопувањето може да даде различни функционални и хемиски карактеристики на рудата, забележавме ослободување на 9,10-антраценедиилбис(метилен)дималонска киселина (ABDA, индикатор 1O2) во мешавините на метанол-вода.Руда со различна содржина на вода50.Како што е прикажано на слика 2D и дополнителна слика 13, не е забележана деградација на ABDA кога содржината на вода била под 20%.Со зголемување на влажноста до 40%, се случи деградација на АБДА, што е потврдено со намалување на интензитетот на флуоресценцијата на АБДА.Исто така, забележано е дека поголемата содржина на вода резултира со побрзо разградување, што сугерира дека самосклопувањето на RuDA е неопходно и корисно за деградацијата на ABDA.Овој феномен е многу различен од современите хромофори ACQ (агрегација-индуцирано гаснење).Кога се озрачува со ласер со бранова должина од 808 nm, квантниот принос на 1O2 RuDA во мешавина од 98% H2O/2% DMF е 16,4%, што е 82 пати повисоко од оној на ICG (ΦΔ = 0,2%)51, покажувајќи извонредна ефикасност на производството 1O2 RuDA во состојба на агрегација.
Спинирање на електрони со користење на 2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинон (TEMP) и 5,5-диметил-1-пиролин N-оксид (DMPO) како спин замки Резонансната спектроскопија (ESR) беше користена за да се идентификуваат добиените видови AFK.од РуДА.Како што е прикажано на дополнителната слика 14, потврдено е дека 1O2 се генерира во време на зрачење помеѓу 0 и 4 минути.Дополнително, кога RuDA беше инкубиран со DMPO под зрачење, беше откриен типичен четирилиниски EPR сигнал од 1:2:2:1 DMPO-OH· аддукт, што укажува на формирање на хидроксилни радикали (OH·).Генерално, горенаведените резултати ја покажуваат способноста на RuDA да го стимулира производството на ROS преку процес на фотосензибилизација со двоен тип I/II.
За подобро разбирање на електронските својства на RuDA во мономерни и агрегирани форми, граничните молекуларни орбитали на RuDA во мономерни и димерни форми беа пресметани со помош на методот DFT.Како што е прикажано на сл.3А, највисоката окупирана молекуларна орбитала (HOMO) на мономерниот RuDA е делокализирана по должината на лигандскиот столб и најниската неокупирана молекуларна орбитала (LUMO) е центриран на единицата за прифаќање TDP.Напротив, густината на електроните во димеричката HOMO е концентрирана на лигандот на една молекула RuDA, додека густината на електроните во LUMO е главно концентрирана на единицата акцептор на друга молекула RuDA, што покажува дека RuDA е во димерот.Карактеристики на КТ.
A HOMO и LUMO на рудата се пресметуваат во мономерни и димерни форми.B Еднократно и тројно ниво на енергија на рудата во мономери и димери.C Проценетите нивоа на RuDA и можните ISC канали како мономерни C и димерни D. Стрелките покажуваат можни ISC канали.
Распределбата на електроните и дупките во нискоенергетските единечни возбудени состојби на RuDA во мономерните и димерните форми беше анализирана со помош на софтверот Multiwfn 3.852.53, кои беа пресметани со методот TD-DFT.Како што е наведено на дополнителната етикета.Како што е прикажано на сликите 1-2, мономерните RDA дупки се претежно делокализирани по должината на лигандниот столб во овие единечни возбудени состојби, додека електроните се претежно лоцирани во групата TDP, демонстрирајќи ги интрамолекуларните карактеристики на КТ.Дополнително, за овие единечни возбудени состојби, постои повеќе или помалку преклопување помеѓу дупките и електроните, што сугерира дека овие возбудени состојби во единечна група даваат одреден придонес од локалното возбудување (LE).За димерите, покрај интрамолекуларните КТ и ЛЕ карактеристики, одреден дел од интермолекуларните КТ карактеристики беа забележани во соодветните состојби, особено S3, S4, S7 и S8, врз основа на интермолекуларна КТ анализа, со КТ интермолекуларни транзиции како главни (Дополнителна табела).3).
За подобро да ги разбереме експерименталните резултати, дополнително ги истраживме својствата на возбудените состојби на RuDA за да ги истражиме разликите помеѓу мономерите и димерите (Дополнителни табели 4-5).Како што е прикажано на Слика 3Б, енергетските нивоа на единечните и тројно возбудените состојби на димерот се многу погусти од оние на мономерот, што помага да се намали енергетскиот јаз помеѓу S1 и Tn. Пријавено е дека транзициите на ISC може да се реализираат во мал енергетски јаз (ΔES1-Tn < 0,3 eV) помеѓу S1 и Tn54. Пријавено е дека транзициите на ISC може да се реализираат во мал енергетски јаз (ΔES1-Tn < 0,3 eV) помеѓу S1 и Tn54. Сообщалось, што переходы ISC може да биде реализиран во пределах небольшой енергетски шели (ДES1-Tn <0,3 эВ) между S1 и Tn54. Пријавено е дека ISC транзициите може да се реализираат во мал енергетски јаз (ΔES1-Tn <0,3 eV) помеѓу S1 и 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。 Сообщалось, што е потребно ISC може да се реализира во пределах необичен енергетски систем (ДES1-Tn < 0,3 эВ) меѓу S1 и Tn54. Пријавено е дека преминот на ISC може да се реализира во мал енергетски јаз (ΔES1-Tn < 0,3 eV) помеѓу S1 и Tn54.Дополнително, само една орбитала, окупирана или ненаселена, мора да се разликува во врзаните единечни и тројни состојби за да се обезбеди интеграл на SOC што не е нула.Така, врз основа на анализата на енергијата на возбудувањето и орбиталната транзиција, сите можни канали на преминот на ISC се прикажани на Сл.3C,D.Имено, само еден ISC канал е достапен во мономерот, додека димерната форма има четири ISC канали кои можат да ја подобрат ISC транзицијата.Затоа, разумно е да се претпостави дека колку повеќе RuDA молекули се агрегираат, толку подостапни ќе бидат ISC каналите.Затоа, агрегатите RuDA можат да формираат електронски структури со два појаси во единечни и тројни состојби, намалувајќи го енергетскиот јаз помеѓу S1 и достапниот Tn, со што се зголемува ефикасноста на ISC за да се олесни генерирањето 1O2.
За дополнително да го разјасниме основниот механизам, синтетизиравме референтно соединение на комплексот арен-Ru(II) (RuET) со замена на две етил групи со две трифениламин фенилни групи во RuDA (сл. 4А, за целосна карактеризација, види ESI, Дополнителен 15 -21 ) Од донор (диетиламин) до акцептор (TDF), RuET ги има истите интрамолекуларни КТ карактеристики како и RuDA.Како што се очекуваше, спектарот на апсорпција на RuET во DMF покажа ниска енергетска лента за пренос на полнеж со силна апсорпција во блискиот инфрацрвен регион во регионот од 600-1100 nm (сл. 4B).Дополнително, агрегација на RuET беше забележана и со зголемување на содржината на вода, што се рефлектираше во црвеното поместување на максимумот на апсорпција, што дополнително беше потврдено со сликање со течна AFM (Дополнителна слика 22).Резултатите покажуваат дека RuET, како и RuDA, може да формира интрамолекуларни состојби и да се самосклопи во агрегирани структури.
Хемиска структура на RuET.Б Апсорпциони спектри на RuET во мешавини од различни соодноси на DMF и вода.Парцели C EIS Nyquist за RuDA и RuET.Одговори на фотоструја D на RuDA и RuET под дејство на ласерско зрачење со бранова должина од 808 nm.
Фотодеградацијата на ABDA во присуство на RuET беше оценета со зрачење со ласер со бранова должина од 808 nm.Изненадувачки, не беше забележана деградација на ABDA во различни водни фракции (Дополнителна слика 23).Можна причина е тоа што RuET не може ефикасно да формира појасна електронска структура бидејќи етил синџирот не промовира ефикасен меѓумолекуларен пренос на полнеж.Затоа, беа изведени електрохемиска импеданса спектроскопија (EIS) и мерења на минливи фотострујни за да се споредат фотоелектрохемиските својства на RuDA и RuET.Според нацртот на Nyquist (Слика 4C), RuDA покажува многу помал радиус од RuET, што значи дека RuDA56 има побрз меѓумолекуларен транспорт на електрони и подобра спроводливост.Дополнително, густината на фотострујата на RuDA е многу поголема од онаа на RuET (сл. 4D), што ја потврдува подобрата ефикасност на пренос на полнеж на RuDA57.Така, фенилната група на трифениламин во Рудата игра важна улога во обезбедувањето меѓумолекуларен пренос на полнеж и формирање на бендирана електронска структура.
За да се зголеми акумулацијата на туморот и in vivo биокомпатибилноста, дополнително го инкапсулиравме RuDA со F127.Просечниот хидродинамички дијаметар на RuDA-NP беше одреден да биде 123,1 nm со тесна дистрибуција (PDI = 0,089) користејќи го методот на динамичко расејување на светлината (ДЛС) (Слика 5А), кој промовираше акумулација на туморот со зголемување на пропустливоста и задржувањето.EPR) ефект.Сликите на ТЕМ покажаа дека рудните NP имаат униформа сферична форма со просечен дијаметар од 86 nm.Имено, максимумот на апсорпција на RuDA-NP се појави на 800 nm (Дополнителна слика 24), што покажува дека RuDA-NP може да ги задржат функциите и својствата на самосклопувачките RuDA.Пресметаниот ROS квантен принос за NP Ore е 15,9%, што е споредливо со Рудата.Фототермалните својства на RuDA NP беа проучувани под дејство на ласерско зрачење со бранова должина од 808 nm со помош на инфрацрвена камера.Како што е прикажано на сл.5B,C, контролната група (само PBS) доживеа благо зголемување на температурата, додека температурата на растворот RuDA-NPs брзо се зголеми со зголемување на температурата (ΔT) на 15,5, 26,1 и 43,0 °C.Високите концентрации беа 25, 50 и 100 µM, соодветно, што укажува на силен фототермички ефект на RuDA NPs.Дополнително, беа направени мерења на циклусот на греење/ладење за да се оцени фототермалната стабилност на RuDA-NP и да се спореди со ICG.Температурата на рудните НП не се намали по пет циклуси на загревање/ладење (сл. 5D), што укажува на одличната фототермална стабилност на рудните НП.Спротивно на тоа, МКГ покажува помала фототермална стабилност како што се гледа од очигледното исчезнување на платото на фототермалната температура под истите услови.Според претходниот метод58, ефикасноста на фототермална конверзија (PCE) на RuDA-NP беше пресметана како 24,2%, што е повисока од постоечките фототермални материјали како што се златни нанопрачки (21,0%) и златни нано школки (13,0%)59.Така, NP Ore покажуваат одлични фототермални својства, што ги прави ветувачки PTT агенти.
Анализа на DLS и TEM слики на RuDA NP (внесени).B Термички слики од различни концентрации на RuDA NPs изложени на ласерско зрачење на бранова должина од 808 nm (0,5 W cm-2).C Криви на фототермална конверзија на различни концентрации на НП на руда, кои се квантитативни податоци.B. D Зголемување на температурата на ORE NP и ICG во текот на 5 циклуси греење-ладење.
Фотоцитоксичноста на RuDA NPs против MDA-MB-231 човечки клетки на рак на дојка беше евалуирана ин витро.Како што е прикажано на сл.6A, B, RuDA-NPs и RuDA покажаа занемарлива цитотоксичност во отсуство на зрачење, што значи помала темна токсичност на RuDA-NP и RuDA.Сепак, по изложување на ласерско зрачење на бранова должина од 808 nm, RuDA и RuDA NP покажаа силна фотоцитотоксичност против канцерогените клетки MDA-MB-231 со вредности на IC50 (полу-максимална инхибиторна концентрација) од 5,4 и 9,4 μM, соодветно, што покажува дека RuDA-NP и RuDA имаат потенцијал за фототерапија на рак.Дополнително, фотоцитотоксичноста на RuDA-NP и RuDA беше дополнително испитана во присуство на витамин Ц (Vc), чистач на ROS, за да се разјасни улогата на ROS во цитотоксичноста индуцирана од светлина.Очигледно, одржливоста на клетките се зголеми по додавањето на Vc, а вредностите на IC50 на RuDA и RuDA NP беа 25,7 и 40,0 μM, соодветно, што ја докажува важната улога на ROS во фотоцитотоксичноста на RuDA и RuDA NPs.Цитотоксичност предизвикана од светлина на RuDA-NPs и RuDA во клетките на ракот MDA-MB-231 со боење на живи/мртви клетки користејќи калцеин AM (зелена флуоресценција за живи клетки) и пропидиум јодид (PI, црвена флуоресценција за мртвите клетки).потврдено со клетки) како флуоресцентни сонди.Како што е прикажано на Слика 6C, клетките третирани со RuDA-NP или RuDA останале одржливи без зрачење, како што е потврдено со интензивна зелена флуоресценција.Напротив, под ласерско зрачење, забележана е само црвена флуоресценција, што ја потврдува ефективната фотоцитотоксичност на RuDA или RuDA NPs.Вреди да се одбележи дека зелената флуоресценција се појави при додавање на Vc, што укажува на повреда на фотоцитотоксичноста на RuDA и RuDA NPs.Овие резултати се конзистентни со ин витро тестовите за фотоцитотоксичност.
Дозно зависна одржливост на клетките A RuDA- и B RuDA-NP во клетките MDA-MB-231 во присуство или отсуство на Vc (0,5 mM), соодветно.Ленти за грешка, средна вредност ± стандардна девијација (n = 3). Неспарени, двострани t тестови *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Неспарени, двострани t тестови *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Неспарени двоопашки t-тестови *p<0,05, **p<0,01 и ***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-testы *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Неспарени двоопашки t-тестови *p<0,05, **p<0,01 и ***p<0,001.C Анализа на боење на живи/мртви клетки користејќи калцеин АМ и пропидиум јодид како флуоресцентни сонди.Лента за скала: 30 µm.Прикажани се репрезентативни слики од три биолошки повторувања од секоја група.D Конфокални флуоресцентни слики на производство на ROS во клетките MDA-MB-231 под различни услови на третман.Зелената DCF флуоресценција укажува на присуство на ROS.Зрачете со ласер со бранова должина од 808 nm со моќност од 0,5 W/cm2 10 минути (300 J/cm2).Лента за скала: 30 µm.Прикажани се репрезентативни слики од три биолошки повторувања од секоја група.E Проточна цитометрија RuDA-NPs (50 µM) или RuDA (50 µM) анализа на третман со или без ласер од 808 nm (0,5 W cm-2) во присуство и отсуство на Vc (0,5 mM) за 10 мин.Прикажани се репрезентативни слики од три биолошки повторувања од секоја група.F Nrf-2, HSP70 и HO-1 од клетките MDA-MB-231 третирани со RuDA-NPs (50 μM) со или без ласерско зрачење од 808 nm (0,5 W cm-2, 10 мин, 300 J cm-2), клетките изразуваат 2).Прикажани се репрезентативни слики од две биолошки повторувања од секоја група.
Интрацелуларното производство на ROS во клетките MDA-MB-231 беше испитувано со користење на методот на боење 2,7-дихлородихидрофлуоресцеин диацетат (DCFH-DA).Како што е прикажано на сл.6D, клетките третирани со RuDA-NPs или RuDA покажаа посебна зелена флуоресценција кога беа зрачени со ласерот од 808 nm, што покажува дека RuDA-NP и RuDA имаат ефикасна способност да генерираат ROS.Напротив, во отсуство на светлина или во присуство на Vc, забележан е само слаб флуоресцентен сигнал на клетките, што укажува на мало формирање на ROS.Интрацелуларните нивоа на ROS во клетките RuDA-NP и клетките MDA-MB-231 третирани со RuDA беа дополнително одредени со цитометрија на проток.Како што е прикажано на дополнителната слика 25, просечниот интензитет на флуоресценција (MFI) генериран од RuDA-NPs и RuDA под ласерско зрачење од 808 nm беше значително зголемен за околу 5,1 и 4,8 пати, соодветно, во споредба со контролната група, потврдувајќи го нивното одлично формирање на AFK.капацитет.Сепак, интрацелуларните нивоа на ROS во клетките RuDA-NP или MDA-MB-231 третирани со RuDA беа споредливи само со контролите без ласерско зрачење или во присуство на Vc, слично на резултатите од анализата на конфокална флуоресценција.
Се покажа дека митохондриите се главната цел на комплексите Ру(II)-арени60.Затоа, субклеточната локализација на RuDA и RuDA-NP беше испитана.Како што е прикажано на дополнителна слика 26, RuDA и RuDA-NP покажуваат слични профили на клеточна дистрибуција со најголема акумулација во митохондриите (62,5 ± 4,3 и 60,4 ± 3,6 ng/mg протеин, соодветно).Сепак, само мала количина на Ru беше пронајдена во нуклеарните фракции на рудата и НП рудата (3,5 и 2,1%, соодветно).Преостанатата клеточна фракција содржела резидуален рутениум: 31,7% (30,6 ± 3,4 ng/mg протеин) за RuDA и 42,9% (47,2 ± 4,5 ng/mg протеин) за RuDA-NPs.Генерално, рудата и НП рудата главно се акумулираат во митохондриите.За да се процени митохондријалната дисфункција, користевме боење JC-1 и MitoSOX Red за да го процениме потенцијалот на митохондријалната мембрана и капацитетот за производство на супероксид, соодветно.Како што е прикажано на дополнителната слика 27, интензивна зелена (JC-1) и црвена (MitoSOX Red) флуоресценција беше забележана во клетките третирани со RuDA и RuDA-NPs под ласерско зрачење од 808 nm, што покажува дека и RuDA и RuDA-NPs високо флуоресцентни Може ефикасно да предизвика деполаризација на митохондријалната мембрана и производство на супероксид.Дополнително, механизмот на клеточна смрт беше одреден со помош на анализа на анексин V-FITC/пропидиум јодид (PI) базирана на проток цитометрија.Како што е прикажано на Слика 6E, кога се озрачени со 808 nm ласер, RuDA и RuDA-NP индуцирале значително зголемена стапка на рана апоптоза (долниот десен квадрант) во клетките MDA-MB-231 во споредба со PBS или PBS плус ласерот.обработени клетки.Меѓутоа, кога беше додаден Vc, стапката на апоптоза на RuDA и RuDA-NP значително се намали од 50,9% и 52,0% на 15,8% и 17,8%, соодветно, што ја потврдува важната улога на ROS во фотоцитотоксичноста на RuDA и RuDA-NP..Дополнително, беа забележани благи некротични клетки во сите тестирани групи (горниот лев квадрант), што сугерира дека апоптозата може да биде доминантна форма на клеточна смрт индуцирана од RuDA и RuDA-NPs.
Бидејќи оштетувањето од оксидативниот стрес е главна детерминанта на апоптозата, нуклеарниот фактор поврзан со еритроид 2, фактор 2 (Nrf2) 62, клучен регулатор на антиоксидативниот систем, беше испитан во MDA-MB-231 третиран со RuDA-NPs.Механизам на дејство на RuDA NP индуцирани од зрачење.Во исто време, беше откриена и експресија на низводниот протеин хем оксигеназа 1 (HO-1).Како што е прикажано на Слика 6F и дополнителна слика 29, фототерапијата со посредство на RuDA-NP ги зголеми нивоата на експресија на Nrf2 и HO-1 во споредба со групата PBS, што покажува дека RuDA-NPs може да ги стимулираат патиштата за сигнализирање на оксидативниот стрес.Дополнително, за проучување на фототермалниот ефект на RuDA-NPs63, беше оценета и експресијата на протеинот од топлински шок Hsp70.Јасно е дека клетките третирани со RuDA-NPs + 808 nm ласерско зрачење покажаа зголемена експресија на Hsp70 во споредба со другите две групи, што одразува клеточен одговор на хипертермија.
Извонредните ин витро резултати не поттикнаа да ги истражиме ин виво перформансите на RuDA-NP кај голи глувци со MDA-MB-231 тумори.Дистрибуцијата на ткивото на RuDA НП беше проучувана со одредување на содржината на рутениум во црниот дроб, срцето, слезината, бубрезите, белите дробови и туморите.Како што е прикажано на сл.7А, максималната содржина на руди НП во нормалните органи се појави во првото време на набљудување (4 часа), додека максималната содржина беше одредена во туморските ткива 8 часа по инјектирањето, веројатно поради НП на рудата.EPR ефект на LF.Според резултатите од дистрибуцијата, оптималното времетраење на третманот со НП руда е земено 8 часа по администрацијата.За да се илустрира процесот на акумулација на RuDA-NP во туморските места, фотоакустичните (PA) својства на RuDA-NP беа следени со снимање на PA сигналите на RuDA-NP во различни периоди по инјектирањето.Прво, PA сигналот на RuDA-NP in vivo беше проценет со снимање на PA слики на место на тумор по интратуморна инјекција на RuDA-NP.Како што е прикажано на дополнителната слика 30, RuDA-NPs покажаа силен PA сигнал и имаше позитивна корелација помеѓу концентрацијата на RuDA-NP и интензитетот на сигналот PA (Дополнителна слика 30A).Потоа, in vivo PA сликите на местата на туморот беа снимени по интравенска инјекција на RuDA и RuDA-NP во различни временски точки по инјектирањето.Како што е прикажано на Слика 7Б, PA сигналот на RuDA-NP од местото на туморот постепено се зголемувал со текот на времето и достигнал плато на 8 часа по инјектирањето, во согласност со резултатите од ткивната дистрибуција утврдени со ICP-MS анализата.Во однос на RuDA (Дополнителна слика 30B), максималниот интензитет на PA сигналот се појави 4 часа по инјектирањето, што укажува на брза стапка на влегување на RuDA во туморот.Дополнително, екскреторното однесување на RuDA и RuDA-NP беше испитано со одредување на количината на рутениум во урината и фецесот користејќи ICP-MS.Главниот пат на елиминација за RuDA (Дополнителна слика 31) и RuDA-NPs (сл. 7C) е преку фецесот, а ефективен клиренс на RuDA и RuDA-NP беше забележан во текот на 8-дневниот период на студијата, што значи дека RuDA и RuDA-NPs може ефикасно да се елиминираат од телото без долготрајна токсичност.
A. Ex vivo дистрибуцијата на RuDA-NP во ткивата на глувчето беше одредена од содржината на Ru (процент од администрираната доза на Ru (ID) по грам ткиво) во различни периоди по инјектирањето.Податоците се средни ± стандардна девијација (n = 3). Неспарени, двострани t тестови *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Неспарени, двострани t тестови *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Неспарени двоопашки t-тестови *p<0,05, **p<0,01 и ***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-testы *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Неспарени двоопашки t-тестови *p<0,05, **p<0,01 и ***p<0,001.B PA слики на in vivo туморски места при ексцитација од 808 nm по интравенска администрација на RuDA-NPs (10 μmol kg-1) во различни временски точки.По интравенска администрација на RuDA NPs (10 µmol kg-1), C Ru се излачува од глувци со урина и измет во различни временски интервали.Податоците се средни ± стандардна девијација (n = 3).
Капацитетот за загревање на RuDA-NP in vivo беше проучуван кај голи глувци со MDA-MB-231 и RuDA тумори за споредба.Како што е прикажано на сл.8А и дополнителната слика 32, контролната група (солен раствор) покажа помала промена на температурата (ΔT ≈ 3 °C) по 10 минути континуирано изложување.Сепак, температурата на RuDA-NP и RuDA брзо се зголеми со максимални температури од 55,2 и 49,9 °C, соодветно, обезбедувајќи доволна хипертермија за in vivo терапија за рак.Набљудуваното зголемување на високата температура за RuDA NPs (ΔT ≈ 24°C) во споредба со RuDA (ΔT ≈ 19°C) може да се должи на неговата подобра пропустливост и акумулација во туморските ткива поради ефектот EPR.
Инфрацрвени термални слики на глувци со тумори MDA-MB-231 озрачени со ласер од 808 nm во различни периоди 8 часа по инјектирањето.Прикажани се репрезентативни слики од четири биолошки повторувања од секоја група.B Релативен волумен на туморот и C Просечна маса на тумор кај различни групи глувци за време на третманот.D Криви на телесна тежина на различни групи глувци.Зрачете со ласер со бранова должина од 808 nm со моќност од 0,5 W/cm2 10 минути (300 J/cm2).Ленти за грешка, средна вредност ± стандардна девијација (n = 3). Неспарени, двострани t тестови *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Неспарени, двострани t тестови *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Неспарени двоопашки t-тестови *p<0,05, **p<0,01 и ***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-testы *p <0,05, **p <0,01 и ***p <0,001. Неспарени двоопашки t-тестови *p<0,05, **p<0,01 и ***p<0,001. E H&E боење слики на главни органи и тумори од различни групи на третман, вклучувајќи физиолошки раствор, физиолошки раствор + ласер, RuDA, RuDA + ласер, RuDA-NPs и RuDA-NPs + Ласерски групи. E H&E боење слики на главни органи и тумори од различни групи на третман, вклучувајќи физиолошки раствор, физиолошки раствор + ласер, RuDA, RuDA + ласер, RuDA-NPs и RuDA-NPs + Ласерски групи. Изображения окрашивания E H&E основных органов и опухолей из разных групп лечения, вклучете ја групата физиолошки раствора, физиолошка раствора + лазера, RuDA, RuDA + Ласер, RuDA-NPs и RuDAN-. E H&E боење слики на главни органи и тумори од различни групи за третман, вклучувајќи физиолошки раствор, физиолошки раствор + ласер, RuDA, RuDA + Ласер, RuDA-NPs и RuDA-NPs + Ласерски групи.来自 不同 治疗 组 主要 器官 和 肿瘤 的 的 e h & e 染色 图像 ， 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 Окрашивање E H&E основных органов и опухолей из различных групп лечения, включая физиолошки раствор, физиолошки раствор + лазер, RuDA, RuDA + лазер, RuDA-NPs и RuDA-NPs + лазер. E H&E боење на главни органи и тумори од различни групи за третман, вклучувајќи физиолошки раствор, физиолошки раствор + ласер, RuDA, RuDA + ласер, RuDA-NPs и RuDA-NPs + ласер.Лента за скала: 60 ​​µm.
Ефектот на фототерапијата in vivo со RuDA и RuDA NPs беше евалуиран во кој голи глувци со тумори MDA-MB-231 беа интравенски инјектирани со RuDA или RuDA NPs во единечна доза од 10,0 μmol kg-1 преку опашката вена, а потоа 8 часа по инјектирањето.ласерско зрачење со бранова должина од 808 nm.Како што е прикажано на Слика 8Б, волуменот на туморот беше значително зголемен во физиолошките и ласерските групи, што покажува дека зрачењето со солена вода или ласерско 808 има мало влијание врз растот на туморот.Како и во групата со солен раствор, брзиот раст на туморот беше забележан и кај глувците третирани со RuDA-NPs или RuDA во отсуство на ласерско зрачење, што ја покажува нивната ниска темна токсичност.Спротивно на тоа, по ласерското зрачење, и третманот со RuDA-NP и RuDA предизвикаа значителна регресија на туморот со намалување на волуменот на туморот од 95,2% и 84,3%, соодветно, во споредба со групата третирана со физиолошки раствор, што укажува на одлична синергетска PDT., со посредство на ефектот RuDA/CHTV.– NP или Ore Во споредба со RuDA, RuDA NPs покажаа подобар фототерапевтски ефект, што главно се должи на EPR ефектот на RuDA NPs.Резултатите од инхибицијата на растот на туморот беа дополнително оценети со тежината на туморот отсечена на 15-тиот ден од третманот (сл. 8C и дополнителна слика 33).Просечната маса на туморот кај глувците третирани со RuDA-NP и кај глувците третирани со RuDA беше 0,08 и 0,27 g, соодветно, што беше многу полесно отколку во контролната група (1,43 g).
Дополнително, телесната тежина на глувците се снимаше на секои три дена за да се проучува темната токсичност на RuDA-NPs или RuDA in vivo.Како што е прикажано на Слика 8Д, не беа забележани значајни разлики во телесната тежина за сите групи на третмани. Понатаму, беше извршено боење со хематоксилин и еозин (H&E) на главните органи (срце, црн дроб, слезина, бели дробови и бубрези) од различни групи на третмани. Понатаму, извршено е боење со хематоксилин и еозин (H&E) на главните органи (срце, црн дроб, слезина, бели дробови и бубрези) од различни групи на третмани. Кроме тоа, было проведено окрашивание гематоксилином и еозином (H&E) основных органов (сердца, печени, селезенки, легких и почек) из разных групп лечения. Дополнително, беше извршено боење со хематоксилин и еозин (H&E) на главните органи (срце, црн дроб, слезина, бели дробови и бубрези) од различни групи на третмани.此外，对不同治疗组的主要器官（心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏）进脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏）进脏、肝脏. (H&E) Кроме тоа, проводили окрашивание гематоксилином и еозином (H&E) основных органов (сердца, печени, селезенки, легких и почек) во различных группах лечения. Дополнително, беше извршено боење со хематоксилин и еозин (H&E) на главните органи (срце, црн дроб, слезина, бели дробови и бубрези) во различни групи за третман.Како што е прикажано на сл.8E, сликите со боење H&E на пет главни органи од RuDA-NPs и RuDA групите не покажуваат очигледни абнормалности или оштетувања на органите. 8E, сликите со боење H&E на пет главни органи од RuDA-NPs и RuDA групите не покажуваат очигледни абнормалности или оштетувања на органите.Како што е прикажано на сл.8E, изображения окрашивания H&E пяти основных органов од групата RuDA-NPs и RuDA не се демонстрираат явных аномалий или повреждений органов. 8E, сликите со боење H&E на пет главни органи од RuDA-NPs и RuDA групите не покажуваат очигледни абнормалности или лезии на органите.如图8E 所示，来自RuDA-NPs 和RuDA 组的五个主要器官的H&E 染色图像没有显瘎圉显组的五个主要器官的H&E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 H&E пяти основных органов из групп RuDA-NPs и RuDA не показали явных аномалий или повреждения органов. Како што е прикажано на слика 8E, сликите со боење H&E на петте главни органи од RuDA-NPs и RuDA групите не покажаа очигледни абнормалности или оштетување на органите.Овие резултати покажаа дека ниту RuDA-NP ниту RuDA не покажале знаци на токсичност in vivo. Покрај тоа, сликите со боење H&E на тумори покажаа дека и групите RuDA + Laser и RuDA-NPs + Laser може да предизвикаат сериозно уништување на клетките на ракот, покажувајќи ја одличната in vivo фототерапевтска ефикасност на RuDA и RuDA-NPs. Покрај тоа, сликите со боење H&E на тумори покажаа дека и групите RuDA + Laser и RuDA-NPs + Laser може да предизвикаат сериозно уништување на клетките на ракот, покажувајќи ја одличната in vivo фототерапевтска ефикасност на RuDA и RuDA-NPs.Дополнително, сликите на туморот обоени со хематоксилин-еозин покажаа дека и двете групи RuDA+Laser и RuDA-NPs+Laser може да предизвикаат сериозно уништување на канцерогените клетки, покажувајќи ја супериорната фототерапевтска ефикасност на RuDA и RuDA-NP in vivo.此外 ， 肿瘤 的 h & e 染色 图像 显示 ， ruda + ласер 和 ruda-nps + ласер 组均 可 严重 的 癌细胞 破坏 ， 证明 了 了 了 ruda 和 ruda-nps 的 的 的 体内 光疗。。。此外 ， 肿瘤 的 & e 染色 显示 ， ruda + ласер 和 ruda-nps + ласер 组均 导致 的 癌 细胞 ， 证明 了 了 ruda 和 ruda-nps 的 的 光疗 。。。。。。。。。。。。。 ....Дополнително, сликите од тумор обоени со хематоксилин и еозин покажаа дека и двете групи RuDA+Laser и RuDA-NPs+Laser резултираа со сериозно уништување на канцерогените клетки, покажувајќи супериорна фототерапевтска ефикасност на RuDA и RuDA-NP in vivo.
Како заклучок, органометалниот комплекс Ru(II)-арен (RuDA) со лиганди од типот DA беше дизајниран да го олесни ISC процесот користејќи го методот на агрегација.Синтетизираниот RuDA може самостојно да се склопи преку не-ковалентни интеракции за да формира супрамолекуларни системи добиени од RuDA, а со тоа да го олесни формирањето на 1O2 и ефикасна фототермална конверзија за терапија на рак индуцирана од светлина.Вреди да се одбележи дека мономерниот RuDA не генерира 1O2 под ласерско зрачење на 808 nm, но може да генерира голема количина 1O2 во агрегирана состојба, покажувајќи ја рационалноста и ефикасноста на нашиот дизајн.Последователните студии покажаа дека супрамолекуларното склопување му дава на RuDA подобрени фотофизички и фотохемиски својства, како што се апсорпција на поместување на црвено и отпорност на фотобелење, кои се многу пожелни за обработка на PDT и PTT.И in vitro и in vivo експериментите покажаа дека RuDA NP со добра биокомпатибилност и добра акумулација во туморот покажуваат одлична антиканцерогена активност индуцирана од светлина при ласерско зрачење на бранова должина од 808 nm.Така, RuDA NPs како ефективни бимодални супрамолекуларни PDT/PTW реагенси ќе го збогатат множеството фотосензибилизатори активирани на бранови должини над 800 nm.Концептуалниот дизајн на супрамолекуларниот систем обезбедува ефикасен пат за NIR-активирани фотосензибилизатори со одлични фотосензитивни ефекти.
Сите хемикалии и растворувачи беа добиени од комерцијални добавувачи и користени без дополнително прочистување.RuCl3 беше купен од Boren Precious Metals Co., Ltd. (Кунминг, Кина).[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-фенантролин-5,6-дион) и 4,7-bis[4-(N,N-дифениламино)фенил]-5 ,6-Диамино-2,1,3-бензотиадиазол е синтетизиран според претходните студии64,65.Спектрите NMR беа снимени на спектрометар Bruker Avance III-HD 600 MHz во аналитичкиот центар за тестирање на Универзитетот Југоисточен универзитет користејќи d6-DMSO или CDCl3 како растворувач.Хемиските поместувања δ се дадени во ppm.во однос на тетраметилсилан, а константите на интеракцијата J се дадени во апсолутни вредности во херци.Масовната спектрометрија со висока резолуција (HRMS) беше изведена на инструмент Agilent 6224 ESI/TOF MS.Елементарната анализа на C, H и N е направена на елементарен анализатор Vario MICROCHNOS (Elementar).УВ-видливите спектри беа измерени на спектрофотометар Shimadzu UV3600.Спектри на флуоресценција беа снимени на спектрофлуориметар Shimadzu RF-6000.Спектрите на EPR беа снимени на инструмент Bruker EMXmicro-6/1.Морфологијата и структурата на подготвените примероци беа проучувани на инструментите FEI Tecnai G20 (TEM) и Bruker Icon (AFM) кои работат на напон од 200 kV.Динамичко расејување на светлината (DLS) беше изведено на Nanobrook Omni анализатор (Brookhaven).Фотоелектрохемиските својства беа измерени на електрохемиско поставување (CHI-660, Кина).Фотоакустичните слики се добиени со помош на системот FUJIFILM VisualSonics Vevo® LAZR.Конфокални слики се добиени со помош на конфокален микроскоп Olympus FV3000.Анализата на FACS беше изведена на проток цитометар BD Calibur.Експериментите со течна хроматографија со високи перформанси (HPLC) беа изведени на системот Waters Alliance e2695 со помош на детектор 2489 UV/Vis.Тестовите за хроматографија со пропустливост на гел (GPC) беа снимени на инструмент Thermo ULTIMATE 3000 со помош на детектор со индекс на рефракција ERC RefratoMax520.
[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (фендио = 1,10-фенантролин-5,6-дион)64 (481,0 mg, 1,0 mmol), 4,7-bis[4 -(N, N-дифениламино)фенил]-5,6-диамино-2,1,3-бензотиадиазол 65 (652,0 mg, 1,0 mmol) и глацијална оцетна киселина (30 ml) се мешаа во фрижидер со рефлукс 12 часа.Растворувачот потоа беше отстранет во вакуо со помош на ротационен испарувач.Добиениот остаток беше прочистен со флеш колона хроматографија (силика гел, CH2Cl2:MeOH=20:1) за да се добие RuDA како зелен прав (принос: 877,5 mg, 80%).анусот.Пресметано за C64H48Cl2N8RuS: C 67,84, H 4,27, N 9,89.Пронајдено: C 67,92, H 4,26, N 9,82.1H NMR (600 MHz, d6-DMSO) δ 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, 103.49, 103.49 , 103. , 86,52, 84,75, 63,29, 30,90, 22,29, 18,83.ESI-MS: m/z [M-Cl]+ = 1097,25.
Синтеза на 4,7-бис[4-(N,N-диетиламино)фенил-5,6-диамино-2,1,3-бензотиадиазол (L2): L2 беше синтетизиран во два чекори.Pd(PPh3)4 (46 mg, 0,040 mmol) е додаден на N,N-диетил-4-(трибутилстанил)анилин (1,05 g, 2,4 mmol) и 4,7-дибромо-5,6-динитро раствор - 2, 1,3-бензотиадиазол (0,38 g, 1,0 mmol) во сув толуен (100 ml).Смесата се мешаше на 100°C 24 часа.По отстранувањето на толуенот во вакуо, добиената цврстина беше измиена со нафтен етер.Потоа мешавина од ова соединение (234,0 mg, 0,45 mmol) и железо во прав (0,30 g, 5,4 mmol) во оцетна киселина (20 ml) се мешаше на 80 ° C за 4 часа.Реакционата смеса се истури во вода и добиената кафеава цврста материја беше собрана со филтрација.Производот беше прочистен двапати со вакуумска сублимација за да се добие зелена цврстина (126,2 mg, 57% принос).анусот.Пресметано за C26H32N6S: C 67,79, H 7,00, N 18,24.Пронајдено: C 67,84, H 6,95, H 18,16.1H NMR (600 MHz, CDCl3), δ (ppm) 7,42 (d, 4H), 6,84 (d, 4H), 4,09 (s, 4H), 3,42 (d, 8H), 1,22 (s, 12H).13С NMR (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.
Соединенијата беа подготвени и прочистени по постапки слични на RuDA.анусот.Пресметано за C48H48Cl2N8RuS: C 61,27, H 5,14, N 11,91.Пронајдено: C, 61,32, H, 5,12, N, 11,81,1H NMR (600 MHz, d6-DMSO), δ (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, 111.76, 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 беше растворен во MeOH/H2O (5/95, v/v) во концентрација од 10 μM.Апсорпциониот спектар на RuDA се мери на секои 5 минути на спектрофотометар Shimadzu UV-3600 под зрачење со ласерска светлина со бранова должина од 808 nm (0,5 W/cm2).Спектрите на МКГ беа снимени под истите услови како и стандардните.
Спектрите EPR беа снимени на спектрометар Bruker EMXmicro-6/1 со микробранова моќност од 20 mW, опсег на скенирање од 100 G и модулација на терен од 1 G. 2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидон (TEMP) и 5,5-диметил-1-пиролин N-оксид (DMPO) беа користени како замки за центрифугирање.Спектри на резонанца на електронски спин беа снимени за мешани раствори на RuDA (50 µM) и TEMF (20 mM) или DMPO (20 mM) под дејство на ласерско зрачење со бранова должина од 808 nm (0,5 W/cm2).
Пресметките на DFT и TD-DFT за RuDA беа извршени на нивоа PBE1PBE/6–31 G*//LanL2DZ во воден раствор користејќи ја Гаусовата програма 1666,67,68.Дистрибуциите на HOMO-LUMO, дупките и електроните на ниско-енергетската единечна возбудена состојба RuDA беа нацртани со помош на програмата GaussView (верзија 5.0).
Прво се обидовме да ја измериме ефикасноста на генерирањето на 1O2 RuDA користејќи конвенционална UV-видлива спектроскопија со ICG (ΦΔ = 0,002) како стандард, но фотодеградацијата на ICG силно влијаеше на резултатите.Така, квантниот принос на 1O2 RuDA беше измерен со детектирање на промена во интензитетот на флуоресценцијата на ABDA на околу 428 nm кога се озрачува со ласер со бранова должина од 808 nm (0,5 W/cm2).Беа изведени експерименти на RuDA и RuDA NPs (20 μM) во вода/DMF (98/2, v/v) што содржи ABDA (50 μM).Квантниот принос на 1O2 беше пресметан со користење на следната формула: ΦΔ (PS) = ΦΔ (ICG) × (rFS/APS)/(rICG/AICG).rPS и rICG се стапките на реакција на ABDA со 1O2 добиени од фотосензибилизаторот и ICG, соодветно.APS и AICG се апсорпција на фотосензибилизатор и ICG на 808 nm, соодветно.
Мерењата на AFM беа извршени во течни услови со користење на режимот на скенирање на системот Bruker Dimension Icon AFM.Користејќи отворена структура со течни ќелии, клетките беа измиени двапати со етанол и исушени со млаз азот.Ставете ги исушените ќелии во оптичката глава на микроскопот.Веднаш ставете капка од примерокот во базенот со течност и ставете ја на конзола користејќи стерилен пластичен шприц за еднократна употреба и стерилна игла.Друга капка се става директно на примерокот, а кога оптичката глава е спуштена, двете капки се спојуваат, формирајќи менискус помеѓу примерокот и резервоарот за течност.Мерењата на AFM беа извршени со помош на нитридна конзола во облик на SCANASYST-FLUID (Bruker, цврстина k = 0,7 N m-1, f0 = 120-180 kHz).
Добиени се HPLC хроматограми на системот Waters e2695 опремен со колона феникс C18 (250×4,6 mm, 5 µm) со помош на детектор 2489 UV/Vis.Брановата должина на детекторот е 650 nm.Мобилните фази А и Б беа вода и метанол, соодветно, а брзината на проток на мобилната фаза беше 1,0 ml·min-1.Градиентот (растворувач Б) беше како што следува: 100% од 0 до 4 минути, 100% до 50% од 5 до 30 минути и ресетирање на 100% од 31 до 40 минути.Рудата беше растворена во мешан раствор од метанол и вода (50/50, по волумен) во концентрација од 50 μM.Волуменот на инјектирање беше 20 μl.
Анализите на GPC беа снимени на инструмент Thermo ULTIMATE 3000 опремен со две PL aquagel-OH MIXED-H колони (2×300×7,5 mm, 8 µm) и детектор со индекс на рефракција ERC RefratoMax520.Колоната GPC беше елуирана со вода со брзина на проток од 1 ml/min на 30°C.Рудните NPs беа растворени во раствор на PBS (pH = 7,4, 50 μM), волуменот на инјектирање беше 20 μL.
Фотоструите беа измерени на електрохемиско поставување (CHI-660B, Кина).Оптоелектронските одговори кога ласерот беше вклучен и исклучен (808 nm, 0,5 W/cm2) беа измерени на напон од 0,5 V во црна кутија, соодветно.Стандардна ќелија со три електроди се користела со стаклена јаглеродна електрода во облик на L (GCE) како работна електрода, стандардна електрода од каломел (SCE) како референтна електрода и платински диск како контра електрода.Како електролит се користеше раствор од 0,1 M Na2SO4.
Човечката клеточна линија на рак на дојка MDA-MB-231 е купена од KeyGEN Biotec Co., LTD (Нанџинг, Кина, каталошки број: KG033).Клетките беа одгледувани во монослоеви во Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM, висока гликоза) дополнет со раствор од 10% серум од фетален говеда (FBS), пеницилин (100 μg/ml) и стрептомицин (100 μg/ml).Сите клетки беа култивирани на 37°C во влажна атмосфера која содржи 5% CO2.
MTT анализата беше искористена за да се одреди цитотоксичноста на RuDA и RuDA-NP во присуство и отсуство на зрачење на светлина, со или без Vc (0,5 mM).MDA-MB-231 канцерогените клетки беа одгледувани во плочи со 96 бунари со клеточна густина од приближно 1 x 105 клетки/ml/бунар и инкубирани 12 часа на 37,0°C во атмосфера од 5% CO2 и 95% воздух.RuDA и RuDA НП растворени во вода беа додадени во клетките.По 12 часа инкубација, клетките беа изложени на 0,5 W cm-2 ласерско зрачење на бранова должина од 808 nm 10 минути (300 J cm-2) и потоа инкубирани во темница 24 часа.Клетките потоа беа инкубирани со МТТ (5 mg/ml) уште 5 часа.Конечно, сменете го медиумот во DMSO (200 µl) за да се растворат добиените виолетови кристали формазан.Вредностите на OD беа измерени со помош на читач на микроплочи со бранова должина од 570/630 nm.Вредноста на IC50 за секој примерок беше пресметана со помош на софтверот SPSS од кривите доза-одговор добиени од најмалку три независни експерименти.
Клетките MDA-MB-231 беа третирани со RuDA и RuDA-NP во концентрација од 50 μM.По 12 часа инкубација, клетките беа озрачени со ласер со бранова должина од 808 nm и моќност од 0,5 W/cm2 за 10 мин (300 J/cm2).Во групата со витамин Ц (Vc), клетките беа третирани со 0,5 mM Vc пред ласерско зрачење.Клетките потоа беа инкубирани во темница дополнителни 24 часа, потоа обоени со калцеин АМ и пропидиум јодид (20 μg/ml, 5 μl) 30 минути, а потоа се измија со PBS (10 μl, pH 7,4).слики на обоени клетки.