Berita

Terima kasih kerana melawat Nature.com.Versi penyemak imbas yang anda gunakan mempunyai sokongan CSS yang terhad.Untuk pengalaman terbaik, kami mengesyorkan agar anda menggunakan penyemak imbas yang dikemas kini (atau lumpuhkan Mod Keserasian dalam Internet Explorer).Sementara itu, untuk memastikan sokongan berterusan, kami akan menjadikan tapak tanpa gaya dan JavaScript.
Fotosensitizer yang berkesan amat penting untuk kegunaan klinikal fototerapi yang meluas.Walau bagaimanapun, fotosensitizer konvensional biasanya mengalami penyerapan panjang gelombang yang pendek, kestabilan foto yang tidak mencukupi, hasil kuantum spesies oksigen reaktif (ROS) yang rendah, dan pelindapkejutan ROS yang disebabkan oleh pengagregatan.Di sini kami melaporkan fotosensitizer supramolekul hampir inframerah (NIR) (RuDA) yang dimediasi oleh pemasangan sendiri kompleks organologam Ru(II)-arene dalam larutan akueus.RuDA hanya boleh menjana oksigen singlet (1O2) dalam keadaan terkumpul, dan ia mempamerkan tingkah laku generasi 1O2 yang disebabkan oleh pengagregatan yang jelas disebabkan oleh peningkatan ketara dalam proses silang silang antara sistem singlet-triplet.Di bawah tindakan cahaya laser 808 nm, RuDA mempamerkan hasil kuantum 1O2 sebanyak 16.4% (hijau indocyanine yang diluluskan FDA: ΦΔ=0.2%) dan kecekapan penukaran fototerma tinggi sebanyak 24.2% (nanorod emas komersial) dengan kestabilan foto yang sangat baik.: 21.0%, kulit nano emas: 13.0%).Di samping itu, RuDA-NP dengan biokompatibiliti yang baik boleh berkumpul di tapak tumor, menyebabkan regresi tumor yang ketara semasa terapi fotodinamik dengan pengurangan 95.2% dalam jumlah tumor dalam vivo.Terapi fotodinamik yang mempertingkatkan pengagregatan ini menyediakan strategi untuk membangunkan fotosensitizer dengan sifat fotofizikal dan fotokimia yang menguntungkan.
Berbanding dengan terapi konvensional, terapi fotodinamik (PDT) adalah rawatan yang menarik untuk kanser kerana kelebihannya yang ketara seperti kawalan spatiotemporal yang tepat, tidak invasif, rintangan dadah yang boleh diabaikan, dan meminimumkan kesan sampingan 1,2,3.Di bawah penyinaran cahaya, fotosensitizer yang digunakan boleh diaktifkan untuk membentuk spesies oksigen yang sangat reaktif (ROS), yang membawa kepada apoptosis/nekrosis atau tindak balas imun4,5. Walau bagaimanapun, kebanyakan fotosensitizer konvensional, seperti klorin, porfirin, dan antrakuinon, mempunyai penyerapan panjang gelombang yang agak pendek (frekuensi < 680 nm), dengan itu mengakibatkan penembusan cahaya yang lemah kerana penyerapan molekul biologi yang kuat (cth, hemoglobin dan melanin) dalam wilayah yang boleh dilihat6,7. Walau bagaimanapun, kebanyakan fotosensitizer konvensional, seperti klorin, porfirin, dan antrakuinon, mempunyai penyerapan panjang gelombang yang agak pendek (frekuensi < 680 nm), dengan itu mengakibatkan penembusan cahaya yang lemah kerana penyerapan molekul biologi yang kuat (cth, hemoglobin dan melanin) dalam wilayah yang boleh dilihat6,7. 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. Walau bagaimanapun, kebanyakan fotosensitizer biasa seperti klorin, porfirin dan antrakuinon mempunyai penyerapan panjang gelombang yang agak pendek (< 680 nm) mengakibatkan penembusan cahaya yang lemah disebabkan oleh penyerapan sengit molekul biologi (cth hemoglobin dan melanin) ke dalam kawasan yang boleh dilihat6,7.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 较 短 的 波长 吸收 吸收 (频率 <680 nm), 因此 由于 对 分子 分子 分子导致光穿透性差。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 的 吸收 吸收 (频率 频率 <680 nm) 因此 由于 对 分子 分子 分子 分子吸收 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. Walau bagaimanapun, kebanyakan fotosensitizer tradisional seperti klorin, porfirin dan antrakuinon mempunyai penyerapan panjang gelombang yang agak pendek (frekuensi < 680 nm) disebabkan oleh penyerapan biomolekul yang kuat seperti hemoglobin dan melanin yang mengakibatkan penembusan cahaya yang lemah.Kawasan yang boleh dilihat 6.7.Oleh itu, fotosensitizer yang menyerap inframerah dekat (NIR) yang diaktifkan dalam "tingkap terapeutik" 700-900 nm sangat sesuai untuk fototerapi.Memandangkan cahaya inframerah dekat adalah paling kurang diserap oleh tisu biologi, ia boleh membawa kepada penembusan yang lebih dalam dan kurang kerosakan foto8,9.
Malangnya, fotosensitizer penyerap NIR sedia ada secara amnya mempunyai kestabilan foto yang lemah, kapasiti penjanaan oksigen singlet (1O2) rendah, dan pelindapkejutan 1O2 yang disebabkan oleh pengagregatan, yang mengehadkan aplikasi klinikalnya10,11.Walaupun usaha besar telah dibuat untuk menambah baik sifat fotofizik dan fotokimia fotosensitizer konvensional, setakat ini beberapa laporan telah melaporkan bahawa fotosensitizer menyerap NIR boleh menyelesaikan semua masalah ini.Di samping itu, beberapa fotosensitizer telah menunjukkan janji untuk penjanaan cekap 1O212,13,14 apabila disinari dengan cahaya melebihi 800 nm, kerana tenaga foton berkurangan dengan cepat di kawasan berhampiran-IR.Triphenylamine (TFA) sebagai penderma elektron dan [1,2,5]thiadiazole-[3,4-i]dipyrido[a,c]phenazine (TDP) sebagai kumpulan penerima elektron jenis Donor-acceptor (DA) pewarna kelas pewarna , menyerap inframerah dekat, yang telah dikaji secara meluas untuk bioimaging II dan terapi fototerma inframerah dekat (PTT) kerana jurang jalurnya yang sempit.Oleh itu, pewarna jenis DA boleh digunakan untuk PDT dengan pengujaan hampir-IR, walaupun ia jarang dikaji sebagai fotosensitizer untuk PDT.
Adalah diketahui umum bahawa kecekapan tinggi lintasan antara sistem (ISC) fotosensitizer menggalakkan pembentukan 1O2.Strategi biasa untuk memajukan proses ISC adalah untuk meningkatkan gandingan spin-orbit (SOC) fotosensitizer dengan memperkenalkan atom berat atau gugusan organik khas.Walau bagaimanapun, pendekatan ini masih mempunyai beberapa kelemahan dan batasan19,20.Baru-baru ini, pemasangan diri supramolekul telah menyediakan pendekatan pintar dari bawah ke atas untuk fabrikasi bahan berfungsi pada tahap molekul, 21,22 dengan banyak kelebihan dalam fototerapi: (1) fotosensitizer dipasang sendiri mungkin mempunyai potensi untuk membentuk struktur reben.Sama seperti struktur elektronik dengan taburan tahap tenaga yang lebih padat disebabkan oleh orbit bertindih antara blok bangunan.Oleh itu, padanan tenaga antara keadaan teruja singlet bawah (S1) dan keadaan teruja triplet jiran (Tn) akan dipertingkatkan, yang bermanfaat untuk proses ISC 23, 24 .(2) Perhimpunan supramolekul akan mengurangkan kelonggaran bukan sinaran berdasarkan mekanisme pengehadan gerakan intramolekul (RIM), yang juga menggalakkan proses ISC 25, 26 .(3) Perhimpunan supramolekul boleh melindungi molekul dalam monomer daripada pengoksidaan dan degradasi, dengan itu meningkatkan kestabilan fotofotosensitizer.Memandangkan kelebihan di atas, kami percaya bahawa sistem fotosensitizer supramolekul boleh menjadi alternatif yang menjanjikan untuk mengatasi kelemahan PDT.
Kompleks berasaskan Ru(II) ialah platform perubatan yang menjanjikan untuk aplikasi yang berpotensi dalam diagnosis dan terapi penyakit kerana sifat biologinya yang unik dan menarik28,29,30,31,32,33,34.Di samping itu, banyaknya keadaan teruja dan sifat fotofizikokimia yang boleh disesuaikan bagi kompleks berasaskan Ru(II) memberikan kelebihan yang besar untuk pembangunan fotosensitizer berasaskan Ru(II)35,36,37,38,39,40.Contoh ketara ialah kompleks ruthenium(II) polypyridyl TLD-1433, yang kini dalam ujian klinikal Fasa II sebagai fotosensitizer untuk rawatan kanser pundi kencing invasif bukan otot (NMIBC)41.Selain itu, kompleks organologam ruthenium(II)arena digunakan secara meluas sebagai agen kemoterapi untuk rawatan kanser kerana ketoksikannya yang rendah dan mudah diubahsuai42,43,44,45.Sifat ionik kompleks organologam Ru(II)-arene bukan sahaja dapat meningkatkan keterlarutan kromofor DA yang lemah dalam pelarut biasa, tetapi juga meningkatkan pemasangan kromofor DA.Di samping itu, struktur separuh sandwic pseudooctahedral kompleks organologam Ru(II)-arenes boleh menghalang pengagregatan H kromofor jenis DA, dengan itu memudahkan pembentukan J-agregasi dengan jalur penyerapan anjakan merah.Walau bagaimanapun, kelemahan yang wujud bagi kompleks Ru(II)-arena, seperti kestabilan rendah dan/atau bioavailabiliti yang lemah, boleh menjejaskan keberkesanan terapeutik dan aktiviti in vivo kompleks arene-Ru(II).Walau bagaimanapun, kajian telah menunjukkan bahawa kelemahan ini boleh diatasi dengan membungkus kompleks ruthenium dengan polimer biokompatibel melalui enkapsulasi fizikal atau konjugasi kovalen.
Dalam kerja ini, kami melaporkan kompleks DA-konjugasi Ru(II)-arene (RuDA) dengan pencetus NIR melalui ikatan koordinasi antara kromofor DAD dan bahagian Ru(II)-arene.Kompleks yang terhasil boleh berhimpun sendiri menjadi vesikel metalosupramolekul dalam air kerana interaksi bukan kovalen.Terutamanya, pemasangan supramolekul memberikan RuDA dengan sifat silangan antara sistem yang disebabkan pempolimeran, yang meningkatkan kecekapan ISC dengan ketara, yang sangat menguntungkan untuk PDT (Rajah 1A).Untuk meningkatkan pengumpulan tumor dan biokompatibiliti in vivo, Pluronic F127 (PEO-PPO-PEO) yang diluluskan oleh FDA digunakan untuk merangkum RuDA47,48,49 untuk mencipta nanozarah RuDA-NP (Rajah 1B) yang bertindak sebagai PDT/Dwi- yang sangat cekap. mod PTT proksi .Dalam fototerapi kanser (Rajah 1C), RuDA-NP digunakan untuk merawat tikus bogel dengan tumor MDA-MB-231 untuk mengkaji keberkesanan PDT dan PTT dalam vivo.
Ilustrasi skematik mekanisme fotofizik RuDA dalam bentuk monomerik dan agregat untuk fototerapi kanser, sintesis B RuDA-NPs dan C RuDA-NPs untuk PDT dan PTT yang diaktifkan NIR.
RuDA, yang terdiri daripada fungsi TPA dan TDP, telah disediakan mengikut prosedur yang ditunjukkan dalam Rajah Tambahan 1 (Rajah 2A), dan RuDA dicirikan oleh spektrum 1H dan 13C NMR, spektrometri jisim pengionan elektrospray, dan analisis unsur (Rajah Tambahan 2-4). ).Peta perbezaan ketumpatan elektron RuDA bagi peralihan singlet terendah telah dikira oleh teori fungsi ketumpatan bergantung masa (TD-DFT) untuk mengkaji proses pemindahan caj.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah Tambahan 5, ketumpatan elektron hanyut terutamanya daripada triphenylamine ke unit penerima TDP selepas photoexcitation, yang boleh dikaitkan dengan peralihan pemindahan caj intramolekul (CT) tipikal.
Struktur kimia Bijih B Spektrum penyerapan Bijih dalam campuran pelbagai nisbah DMF dan air.C Nilai penyerapan normal RuDA (800 nm) dan ICG (779 nm) berbanding masa pada 0.5 W cm-2 cahaya laser 808 nm.D Fotodegradasi ABDA ditunjukkan oleh pembentukan 1O2 yang disebabkan oleh RuDA dalam campuran DMF/H2O dengan kandungan air yang berbeza di bawah tindakan sinaran laser dengan panjang gelombang 808 nm dan kuasa 0.5 W/cm2.
Abstrak—Spektroskopi penyerapan boleh dilihat UV digunakan untuk mengkaji sifat pemasangan sendiri Bijih dalam campuran DMF dan air dalam pelbagai nisbah.Seperti yang ditunjukkan dalam rajah.2B, RuDA mempamerkan jalur penyerapan dari 600 hingga 900 nm dalam DMF dengan jalur penyerapan maksimum pada 729 nm.Meningkatkan jumlah air membawa kepada peralihan merah beransur-ansur penyerapan Bijih maksimum kepada 800 nm, yang menunjukkan pengagregatan J Bijih dalam sistem yang dipasang.Spektrum photoluminescence RuDA dalam pelarut berbeza ditunjukkan dalam Rajah Tambahan 6. RuDA nampaknya mempamerkan pendarfluor NIR-II tipikal dengan panjang gelombang pelepasan maksimum ca.1050 nm dalam CH2Cl2 dan CH3OH, masing-masing.Anjakan Stokes yang besar (kira-kira 300 nm) RuDA menunjukkan perubahan ketara dalam geometri keadaan teruja dan pembentukan keadaan teruja tenaga rendah.Hasil kuantum luminescence Bijih dalam CH2Cl2 dan CH3OH ditentukan masing-masing adalah 3.3 dan 0.6%.Walau bagaimanapun, dalam campuran metanol dan air (5/95, v/v), anjakan merah sedikit pelepasan dan penurunan dalam hasil kuantum (0.22%) diperhatikan, yang mungkin disebabkan oleh pemasangan sendiri Bijih .
Untuk menggambarkan pemasangan sendiri ORE, kami menggunakan mikroskopi daya atom cecair (AFM) untuk menggambarkan perubahan morfologi dalam ORE dalam larutan metanol selepas menambah air.Apabila kandungan air di bawah 80%, tiada pengagregatan yang jelas diperhatikan (Tambahan Rajah 7).Walau bagaimanapun, dengan peningkatan selanjutnya dalam kandungan air kepada 90-95%, nanopartikel kecil muncul, yang menunjukkan pemasangan sendiri Bijih. Selain itu, penyinaran laser dengan panjang gelombang 808 nm tidak menjejaskan keamatan penyerapan RuDA dalam akueus penyelesaian (Rajah 2C dan Rajah Tambahan 8).Sebaliknya, penyerapan hijau indocyanine (ICG sebagai kawalan) menurun dengan cepat pada 779 nm, menunjukkan kestabilan foto RuDA yang sangat baik.Di samping itu, kestabilan RuDA-NPs dalam PBS (pH = 5.4, 7.4 dan 9.0), 10% FBS dan DMEM (glukosa tinggi) telah diperiksa oleh spektroskopi penyerapan UV-boleh dilihat pada masa yang berbeza.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah Tambahan 9, sedikit perubahan dalam jalur penyerapan RuDA-NP diperhatikan dalam PBS pada pH 7.4/9.0, FBS dan DMEM, yang menunjukkan kestabilan RuDA-NP yang sangat baik.Walau bagaimanapun, dalam medium berasid (рН = 5.4) hidrolisis Bijih ditemui.Kami juga menilai lagi kestabilan RuDA dan RuDA-NP menggunakan kaedah kromatografi cecair prestasi tinggi (HPLC).Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah Tambahan 10, RuDA stabil dalam campuran metanol dan air (50/50, v / v) untuk jam pertama, dan hidrolisis diperhatikan selepas 4 jam.Walau bagaimanapun, hanya puncak cekung-cembung yang luas diperhatikan untuk RuDA NPs.Oleh itu, kromatografi permeasi gel (GPC) digunakan untuk menilai kestabilan RuDA NPs dalam PBS (pH = 7.4).Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah Tambahan 11, selepas 8 jam pengeraman di bawah keadaan yang diuji, ketinggian puncak, lebar puncak dan kawasan puncak NP RuDA tidak berubah dengan ketara, menunjukkan kestabilan NP RuDA yang sangat baik.Di samping itu, imej TEM menunjukkan bahawa morfologi nanopartikel RuDA-NP kekal hampir tidak berubah selepas 24 jam dalam penimbal PBS yang dicairkan (pH = 7.4, Rajah Tambahan 12).
Oleh kerana pemasangan sendiri boleh memberikan ciri fungsi dan kimia yang berbeza pada Bijih, kami memerhatikan pembebasan asid 9,10-anthracenediylbis(methylene)dimalonik (ABDA, penunjuk 1O2) dalam campuran air metanol.Bijih dengan kandungan air yang berbeza50.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2D dan Rajah Tambahan 13, tiada degradasi ABDA diperhatikan apabila kandungan air berada di bawah 20%.Dengan peningkatan kelembapan kepada 40%, kemerosotan ABDA berlaku, seperti yang dibuktikan oleh penurunan dalam keamatan pendarfluor ABDA.Ia juga telah diperhatikan bahawa kandungan air yang lebih tinggi mengakibatkan degradasi yang lebih cepat, menunjukkan bahawa pemasangan sendiri RuDA adalah perlu dan bermanfaat untuk degradasi ABDA.Fenomena ini sangat berbeza daripada kromofor ACQ (pelindapkejutan akibat agregasi) moden.Apabila disinari dengan laser dengan panjang gelombang 808 nm, hasil kuantum 1O2 RuDA dalam campuran 98% H2O/2% DMF ialah 16.4%, iaitu 82 kali lebih tinggi daripada ICG (ΦΔ = 0.2%)51, menunjukkan kecekapan penjanaan 1O2 RuDA yang luar biasa dalam keadaan pengagregatan.
Putaran elektron menggunakan 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinone (TEMP) dan 5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide (DMPO) sebagai perangkap putaran Spektroskopi resonans (ESR) digunakan untuk mengenal pasti spesies yang terhasil. AFK.oleh RuDA.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah Tambahan 14, telah disahkan bahawa 1O2 dijana pada masa penyinaran antara 0 dan 4 minit.Di samping itu, apabila RuDA diinkubasi dengan DMPO di bawah penyinaran, isyarat EPR empat baris tipikal 1:2:2:1 DMPO-OH· telah dikesan, menunjukkan pembentukan radikal hidroksil (OH·).Secara keseluruhan, keputusan di atas menunjukkan keupayaan RuDA untuk merangsang pengeluaran ROS melalui proses fotosensitisasi dua jenis I/II.
Untuk lebih memahami sifat elektronik RuDA dalam bentuk monomerik dan agregat, orbital molekul sempadan RuDA dalam bentuk monomerik dan dimerik dikira menggunakan kaedah DFT.Seperti yang ditunjukkan dalam rajah.Dalam Rajah 3A, orbital molekul yang diduduki tertinggi (HOMO) RuDA monomerik diasingkan di sepanjang tulang belakang ligan dan orbital molekul tidak diduduki terendah (LUMO) berpusat pada unit penerima TDP.Sebaliknya, ketumpatan elektron dalam HOMO dimerik tertumpu pada ligan satu molekul RuDA, manakala ketumpatan elektron dalam LUMO terutamanya tertumpu pada unit penerima molekul RuDA yang lain, yang menunjukkan bahawa RuDA berada dalam dimer.Ciri-ciri CT.
A HOMO dan LUMO Bijih dikira dalam bentuk monomerik dan dimerik.B Singlet dan tahap tenaga triplet Bijih dalam monomer dan dimer.C Anggaran tahap RuDA dan saluran ISC yang mungkin sebagai monomerik C dan dimerik D. Anak panah menunjukkan kemungkinan saluran ISC.
Taburan elektron dan lubang dalam keadaan teruja singlet rendah tenaga RuDA dalam bentuk monomerik dan dimerik telah dianalisis menggunakan perisian Multiwfn 3.852.53, yang dikira menggunakan kaedah TD-DFT.Seperti yang ditunjukkan pada label tambahan.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1-2, lubang RDA monomerik kebanyakannya diasingkan di sepanjang tulang belakang ligan dalam keadaan teruja singlet ini, manakala elektron kebanyakannya terletak dalam kumpulan TDP, menunjukkan ciri intramolekul CT.Di samping itu, untuk keadaan teruja singlet ini, terdapat lebih kurang pertindihan antara lubang dan elektron, menunjukkan bahawa keadaan teruja singlet ini memberi sedikit sumbangan daripada pengujaan tempatan (LE).Untuk dimer, sebagai tambahan kepada ciri CT dan LE intramolekul, bahagian tertentu ciri CT antara molekul diperhatikan di negeri masing-masing, terutamanya S3, S4, S7, dan S8, berdasarkan analisis CT antara molekul, dengan peralihan antara molekul CT sebagai yang utama. (Jadual Tambahan).3).
Untuk lebih memahami keputusan eksperimen, kami terus meneroka sifat keadaan teruja RuDA untuk meneroka perbezaan antara monomer dan dimer (Jadual Tambahan 4–5).Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3B, tahap tenaga bagi singlet dan keadaan teruja triplet bagi dimer adalah jauh lebih tumpat daripada monomer, yang membantu mengurangkan jurang tenaga antara S1 dan Tn. Telah dilaporkan bahawa peralihan ISC boleh direalisasikan dalam jurang tenaga kecil (ΔES1-Tn <0.3 eV) antara S1 dan Tn54. Telah dilaporkan bahawa peralihan ISC boleh direalisasikan dalam jurang tenaga kecil (ΔES1-Tn <0.3 eV) antara S1 dan Tn54. Сообщалось, что переходы ISC могут быть реализованы в пределах небольшой энергетической щели (ΔES1-Tn <0.3 энВ) S Telah dilaporkan bahawa peralihan ISC boleh direalisasikan dalam jurang tenaga yang kecil (ΔES1-Tn <0.3 eV) antara S1 dan 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, что переход ISC может быть реализован в пределах небольшой энергетической щели (ΔES1-Tn < 0.3 эВ) S4 м Telah dilaporkan bahawa peralihan ISC boleh direalisasikan dalam jurang tenaga yang kecil (ΔES1-Tn <0.3 eV) antara S1 dan Tn54.Di samping itu, hanya satu orbital, berpenghuni atau tidak berpenghuni, mesti berbeza dalam keadaan singlet dan triplet terikat untuk menyediakan kamiran SOC bukan sifar.Oleh itu, berdasarkan analisis tenaga pengujaan dan peralihan orbit, semua saluran yang mungkin bagi peralihan ISC ditunjukkan dalam Rajah.3C,D.Terutama, hanya satu saluran ISC tersedia dalam monomer, manakala bentuk dimerik mempunyai empat saluran ISC yang boleh meningkatkan peralihan ISC.Oleh itu, adalah munasabah untuk mengandaikan bahawa lebih banyak molekul RuDA diagregatkan, lebih mudah diakses saluran ISC.Oleh itu, agregat RuDA boleh membentuk struktur elektronik dua jalur dalam keadaan singlet dan triplet, mengurangkan jurang tenaga antara S1 dan Tn yang tersedia, dengan itu meningkatkan kecekapan ISC untuk memudahkan penjanaan 1O2.
Untuk menjelaskan lagi mekanisme asas, kami mensintesis sebatian rujukan kompleks arene-Ru(II) (RuET) dengan menggantikan dua kumpulan etil dengan dua kumpulan fenil triphenylamin dalam RuDA (Rajah 4A, untuk pencirian penuh, lihat ESI, Tambahan 15). -21 ) Daripada penderma (diethylamine) kepada penerima (TDF), RuET mempunyai ciri-ciri CT intramolekul yang sama seperti RuDA.Seperti yang dijangkakan, spektrum penyerapan RuET dalam DMF menunjukkan jalur pemindahan cas tenaga yang rendah dengan penyerapan yang kuat di kawasan inframerah berhampiran dalam kawasan 600-1100 nm (Rajah 4B).Di samping itu, pengagregatan RuET juga diperhatikan dengan peningkatan kandungan air, yang dicerminkan dalam anjakan merah maksimum penyerapan, yang selanjutnya disahkan oleh pengimejan AFM cecair (Tambahan Rajah 22).Keputusan menunjukkan bahawa RuET, seperti RuDA, boleh membentuk keadaan intramolekul dan memasang sendiri ke dalam struktur agregat.
Struktur kimia RuET.B Spektrum penyerapan RuET dalam campuran pelbagai nisbah DMF dan air.Plot C EIS Nyquist untuk RuDA dan RuET.Tindak balas photocurrent D RuDA dan RuET di bawah tindakan sinaran laser dengan panjang gelombang 808 nm.
Fotodegradasi ABDA dengan kehadiran RuET dinilai dengan penyinaran dengan laser dengan panjang gelombang 808 nm.Yang menghairankan, tiada degradasi ABDA diperhatikan dalam pelbagai pecahan air (Tambahan Rajah 23).Sebab yang mungkin ialah RuET tidak boleh membentuk struktur elektronik berjalur dengan cekap kerana rantai etil tidak menggalakkan pemindahan cas antara molekul yang cekap.Oleh itu, spektroskopi impedans elektrokimia (EIS) dan pengukuran arus foto sementara telah dilakukan untuk membandingkan sifat fotoelektrokimia RuDA dan RuET.Menurut plot Nyquist (Rajah 4C), RuDA menunjukkan jejari yang jauh lebih kecil daripada RuET, yang bermaksud bahawa RuDA56 mempunyai pengangkutan elektron antara molekul yang lebih pantas dan kekonduksian yang lebih baik.Di samping itu, ketumpatan arus foto RuDA jauh lebih tinggi daripada RuET (Rajah 4D), mengesahkan kecekapan pemindahan caj yang lebih baik bagi RuDA57.Oleh itu, kumpulan fenil triphenylamine dalam Bijih memainkan peranan penting dalam menyediakan pemindahan cas antara molekul dan pembentukan struktur elektronik berjalur.
Untuk meningkatkan pengumpulan tumor dan biokompatibiliti in vivo, kami terus merangkum RuDA dengan F127.Purata diameter hidrodinamik RuDA-NPs ditentukan sebagai 123.1 nm dengan taburan sempit (PDI = 0.089) menggunakan kaedah penyebaran cahaya dinamik (DLS) (Rajah 5A), yang menggalakkan pengumpulan tumor dengan meningkatkan kebolehtelapan dan pengekalan.kesan EPR).Imej TEM menunjukkan bahawa NP Bijih mempunyai bentuk sfera seragam dengan diameter purata 86 nm.Terutama, penyerapan maksimum RuDA-NPs muncul pada 800 nm (Tambahan Rajah 24), menunjukkan bahawa RuDA-NPs boleh mengekalkan fungsi dan sifat RuDA pemasangan sendiri.Hasil kuantum ROS yang dikira untuk NP Ore ialah 15.9%, yang setanding dengan Ore. Sifat fototerma RuDA NPs dikaji di bawah tindakan sinaran laser dengan panjang gelombang 808 nm menggunakan kamera inframerah.Seperti yang ditunjukkan dalam rajah.5B, C, kumpulan kawalan (PBS sahaja) mengalami sedikit peningkatan suhu, manakala suhu larutan RuDA-NPs meningkat dengan cepat dengan peningkatan suhu (ΔT) kepada 15.5, 26.1, dan 43.0°C.Kepekatan tinggi ialah 25, 50, dan 100 µM, masing-masing, yang menunjukkan kesan fototerma yang kuat RuDA NPs.Di samping itu, pengukuran kitaran pemanasan/penyejukan telah diambil untuk menilai kestabilan fototerma RuDA-NP dan dibandingkan dengan ICG.Suhu NP Bijih tidak berkurangan selepas lima kitaran pemanasan/penyejukan (Rajah 5D), yang menunjukkan kestabilan fototerma bijih NP yang sangat baik.Sebaliknya, ICG mempamerkan kestabilan fototerma yang lebih rendah seperti yang dilihat daripada kehilangan jelas dataran suhu fototerma di bawah keadaan yang sama.Mengikut kaedah sebelumnya58, kecekapan penukaran fototerma (PCE) RuDA-NP dikira sebagai 24.2%, iaitu lebih tinggi daripada bahan fototerma sedia ada seperti nanorod emas (21.0%) dan kulit nano emas (13.0%)59 .Oleh itu, NP Ore mempamerkan sifat fototerma yang sangat baik, yang menjadikannya agen PTT yang menjanjikan.
Analisis imej DLS dan TEM bagi RuDA NPs (inset).B Imej terma pelbagai kepekatan RuDA NP yang terdedah kepada sinaran laser pada panjang gelombang 808 nm (0.5 W cm-2).C Keluk penukaran fototerma pelbagai kepekatan NP bijih, yang merupakan data kuantitatif.B. D Peningkatan suhu ORE NP dan ICG sepanjang 5 kitaran penyejukan pemanasan.
Photocytotoxicity RuDA NPs terhadap MDA-MB-231 sel kanser payudara manusia dinilai secara in vitro.Seperti yang ditunjukkan dalam rajah.6A, B, RuDA-NPs dan RuDA mempamerkan sitotoksisiti yang boleh diabaikan jika tiada penyinaran, membayangkan ketoksikan gelap yang lebih rendah daripada RuDA-NPs dan RuDA.Walau bagaimanapun, selepas pendedahan kepada sinaran laser pada panjang gelombang 808 nm, RuDA dan RuDA NPs menunjukkan fotositotoksik yang kuat terhadap sel kanser MDA-MB-231 dengan nilai IC50 ​​(kepekatan perencatan separuh maksimum) masing-masing 5.4 dan 9.4 μM, menunjukkan bahawa RuDA-NP dan RuDA mempunyai potensi untuk fototerapi kanser.Di samping itu, fotositotoksisiti RuDA-NP dan RuDA telah disiasat selanjutnya dengan kehadiran vitamin C (Vc), pemulung ROS, untuk menjelaskan peranan ROS dalam sitotoksisiti yang disebabkan oleh cahaya.Jelas sekali, daya maju sel meningkat selepas penambahan Vc, dan nilai IC50 RuDA dan RuDA NPs masing-masing adalah 25.7 dan 40.0 μM, yang membuktikan peranan penting ROS dalam fotositotoksisiti RuDA dan RuDA NPs.Sitotoksisiti yang disebabkan oleh cahaya RuDA-NPs dan RuDA dalam sel kanser MDA-MB-231 dengan pewarnaan sel hidup/mati menggunakan calcein AM (pendarfluor hijau untuk sel hidup) dan propidium iodide (PI, pendarfluor merah untuk sel mati).disahkan oleh sel) sebagai probe pendarfluor.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6C, sel yang dirawat dengan RuDA-NP atau RuDA kekal berdaya maju tanpa penyinaran, seperti yang dibuktikan oleh pendarfluor hijau yang sengit.Sebaliknya, di bawah penyinaran laser, hanya pendarfluor merah diperhatikan, yang mengesahkan fotositotoksisiti berkesan RuDA atau RuDA NPs.Perlu diperhatikan bahawa pendarfluor hijau muncul apabila penambahan Vc, yang menunjukkan pelanggaran fotositotoksisiti RuDA dan RuDA NPs.Keputusan ini konsisten dengan ujian fotositotoksisiti in vitro.
Daya maju bergantung kepada dos sel A RuDA- dan B RuDA-NP dalam sel MDA-MB-231 dengan kehadiran atau ketiadaan Vc (0.5 mM) masing-masing.Bar ralat, min ± sisihan piawai (n = 3). Ujian t dua belah yang tidak berpasangan *p < 0.05, **p < 0.01, dan ***p < 0.001. Ujian t dua belah yang tidak berpasangan *p < 0.05, **p < 0.01, dan ***p < 0.001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 dan ***p <0,001. Ujian-t dua ekor tidak berpasangan *p<0.05, **p<0.01 dan ***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 dan ***p <0,001. Ujian-t dua ekor tidak berpasangan *p<0.05, **p<0.01 dan ***p<0.001.C Analisis pewarnaan sel hidup/mati menggunakan calcein AM dan propidium iodide sebagai probe pendarfluor.Bar skala: 30 µm.Imej perwakilan tiga ulangan biologi daripada setiap kumpulan ditunjukkan.D Imej pendarfluor konfokal pengeluaran ROS dalam sel MDA-MB-231 di bawah keadaan rawatan yang berbeza.Pendarfluor DCF hijau menunjukkan kehadiran ROS.Penyinaran dengan laser dengan panjang gelombang 808 nm dengan kuasa 0.5 W/cm2 selama 10 minit (300 J/cm2).Bar skala: 30 µm.Imej perwakilan tiga ulangan biologi daripada setiap kumpulan ditunjukkan.Analisis rawatan E Flow cytometry RuDA-NPs (50 µM) atau RuDA (50 µM) dengan atau tanpa laser 808 nm (0.5 W cm-2) dengan kehadiran dan ketiadaan Vc (0.5 mM) selama 10 minit .Imej perwakilan tiga ulangan biologi daripada setiap kumpulan ditunjukkan.F Nrf-2, HSP70 dan HO-1 sel MDA-MB-231 dirawat dengan RuDA-NPs (50 µM) dengan atau tanpa penyinaran laser 808 nm (0.5 W cm-2, 10 min, 300 J cm-2), sel mengekspresikan 2).Imej perwakilan dua ulangan biologi daripada setiap kumpulan ditunjukkan.
Pengeluaran ROS intraselular dalam sel MDA-MB-231 telah diperiksa menggunakan kaedah pewarnaan 2,7-dichlorodihydrofluorescein diacetate (DCFH-DA).Seperti yang ditunjukkan dalam rajah.6D, sel yang dirawat dengan RuDA-NPs atau RuDA mempamerkan pendarfluor hijau yang berbeza apabila disinari dengan laser 808 nm, menunjukkan bahawa RuDA-NPs dan RuDA mempunyai keupayaan yang cekap untuk menjana ROS.Sebaliknya, jika tiada cahaya atau dengan kehadiran Vc, hanya isyarat pendarfluor yang lemah sel diperhatikan, yang menunjukkan sedikit pembentukan ROS.Tahap ROS intraselular dalam sel RuDA-NP dan sel MDA-MB-231 yang dirawat RuDA ditentukan selanjutnya oleh sitometri aliran.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah Tambahan 25, purata intensiti pendarfluor (MFI) yang dihasilkan oleh RuDA-NPs dan RuDA di bawah penyinaran laser 808 nm meningkat dengan ketara masing-masing sebanyak kira-kira 5.1 dan 4.8 kali, berbanding kumpulan kawalan, mengesahkan pembentukan cemerlang mereka AFK.kapasiti.Walau bagaimanapun, tahap ROS intraselular dalam sel RuDA-NP atau MDA-MB-231 yang dirawat dengan RuDA hanya setanding dengan kawalan tanpa penyinaran laser atau dengan kehadiran Vc, serupa dengan hasil analisis pendarfluor confocal.
Telah ditunjukkan bahawa mitokondria adalah sasaran utama kompleks Ru(II)-arene60.Oleh itu, penyetempatan subselular RuDA dan RuDA-NPs telah disiasat.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah Tambahan 26, RuDA dan RuDA-NP menunjukkan profil pengedaran selular yang serupa dengan pengumpulan tertinggi dalam mitokondria (masing-masing 62.5 ± 4.3 dan 60.4 ± 3.6 ng/mg protein).Walau bagaimanapun, hanya sejumlah kecil Ru ditemui dalam pecahan nuklear Ore dan NP Ore (masing-masing 3.5 dan 2.1%).Pecahan sel yang tinggal mengandungi rutenium sisa: 31.7% (30.6 ± 3.4 ng/mg protein) untuk RuDA dan 42.9% (47.2 ± 4.5 ng/mg protein) untuk RuDA-NPs.Secara umum, Bijih dan NP Bijih terutamanya terkumpul dalam mitokondria.Untuk menilai disfungsi mitokondria, kami menggunakan pewarnaan JC-1 dan MitoSOX Red untuk menilai potensi membran mitokondria dan kapasiti pengeluaran superoksida.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah Tambahan 27, pendarfluor hijau sengit (JC-1) dan merah (MitoSOX Red) diperhatikan dalam sel yang dirawat dengan kedua-dua RuDA dan RuDA-NPs di bawah penyinaran laser 808 nm, menunjukkan bahawa kedua-dua RuDA dan RuDA-NPs sangat pendarfluor. Ia berkesan boleh mendorong depolarisasi membran mitokondria dan pengeluaran superoksida.Di samping itu, mekanisme kematian sel ditentukan menggunakan analisis berasaskan sitometri aliran annexin V-FITC/propidium iodide (PI).Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6E, apabila disinari dengan laser 808 nm, RuDA dan RuDA-NP menyebabkan kadar apoptosis awal meningkat dengan ketara (kuadran kanan bawah) dalam sel MDA-MB-231 berbanding PBS atau PBS plus laser.sel yang diproses.Walau bagaimanapun, apabila Vc ditambah, kadar apoptosis RuDA dan RuDA-NP menurun dengan ketara daripada 50.9% dan 52.0% kepada 15.8% dan 17.8%, masing-masing, yang mengesahkan peranan penting ROS dalam fotositotoksisiti RuDA dan RuDA-NP..Di samping itu, sel nekrotik sedikit diperhatikan dalam semua kumpulan yang diuji (kuadran kiri atas), menunjukkan bahawa apoptosis mungkin merupakan bentuk utama kematian sel yang disebabkan oleh RuDA dan RuDA-NPs.
Oleh kerana kerosakan tekanan oksidatif adalah penentu utama apoptosis, faktor nuklear yang dikaitkan dengan erythroid 2, faktor 2 (Nrf2) 62, pengawal selia utama sistem antioksidan, telah disiasat dalam MDA-MB-231 yang dirawat RuDA-NPs.Mekanisme tindakan NP RuDA yang disebabkan oleh penyinaran.Pada masa yang sama, ekspresi protein hiliran heme oxygenase 1 (HO-1) juga dikesan.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6F dan Rajah Tambahan 29, fototerapi pengantara RuDA-NP meningkatkan tahap ekspresi Nrf2 dan HO-1 berbanding kumpulan PBS, menunjukkan bahawa RuDA-NPs boleh merangsang laluan isyarat tekanan oksidatif.Di samping itu, untuk mengkaji kesan fototerma RuDA-NPs63, ekspresi protein kejutan haba Hsp70 juga dinilai.Adalah jelas bahawa sel-sel yang dirawat dengan penyinaran laser RuDA-NPs + 808 nm menunjukkan peningkatan ekspresi Hsp70 berbanding dengan dua kumpulan lain, mencerminkan tindak balas selular terhadap hiperthermia.
Keputusan in vitro yang luar biasa mendorong kami untuk menyiasat prestasi in vivo RuDA-NP dalam tikus bogel dengan tumor MDA-MB-231.Taburan tisu RuDA NPs dikaji dengan menentukan kandungan ruthenium dalam hati, jantung, limpa, buah pinggang, paru-paru, dan tumor.Seperti yang ditunjukkan dalam rajah.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7A, kandungan maksimum Ore NPs dalam organ normal muncul pada masa pemerhatian pertama (4 jam), manakala kandungan maksimum ditentukan dalam tisu tumor 8 jam selepas suntikan, mungkin disebabkan oleh Ore NPs.Kesan EPR LF.Mengikut keputusan pengedaran, tempoh optimum rawatan dengan bijih NP diambil 8 jam selepas pentadbiran.Untuk menggambarkan proses pengumpulan RuDA-NPs di tapak tumor, sifat photoacoustic (PA) RuDA-NPs dipantau dengan merekodkan isyarat PA RuDA-NPs pada masa yang berbeza selepas suntikan.Pertama, isyarat PA RuDA-NP dalam vivo dinilai dengan merakam imej PA tapak tumor selepas suntikan intratumoral RuDA-NP.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah Tambahan 30, RuDA-NP menunjukkan isyarat PA yang kuat, dan terdapat korelasi positif antara kepekatan RuDA-NP dan intensiti isyarat PA (Tambahan Rajah 30A).Kemudian, imej PA vivo tapak tumor direkodkan selepas suntikan intravena RuDA dan RuDA-NP pada titik masa yang berbeza selepas suntikan.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7B, isyarat PA RuDA-NPs dari tapak tumor secara beransur-ansur meningkat dengan masa dan mencapai dataran tinggi pada 8 jam selepas suntikan, selaras dengan keputusan pengedaran tisu yang ditentukan oleh analisis ICP-MS.Berkenaan dengan RuDA (Tambahan Rajah 30B), keamatan isyarat PA maksimum muncul 4 jam selepas suntikan, menunjukkan kadar kemasukan RuDA yang cepat ke dalam tumor.Di samping itu, tingkah laku perkumuhan RuDA dan RuDA-NPs telah disiasat dengan menentukan jumlah rutenium dalam air kencing dan najis menggunakan ICP-MS.Laluan utama penghapusan RuDA (Tambahan Rajah 31) dan RuDA-NPs (Rajah 7C) adalah melalui najis, dan pelepasan berkesan RuDA dan RuDA-NPs diperhatikan semasa tempoh kajian 8 hari, yang bermaksud bahawa RuDA dan RuDA-NPs boleh disingkirkan dengan cekap daripada badan tanpa ketoksikan jangka panjang.
A. Pengagihan ex vivo RuDA-NP dalam tisu tetikus ditentukan oleh kandungan Ru (peratusan dos tertadbir Ru (ID) setiap gram tisu) pada masa yang berbeza selepas suntikan.Data ialah min ± sisihan piawai (n = 3). Ujian t dua belah yang tidak berpasangan *p < 0.05, **p < 0.01, dan ***p < 0.001. Ujian t dua belah yang tidak berpasangan *p < 0.05, **p < 0.01, dan ***p < 0.001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 dan ***p <0,001. Ujian-t dua ekor tidak berpasangan *p<0.05, **p<0.01 dan ***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 dan ***p <0,001. Ujian-t dua ekor tidak berpasangan *p<0.05, **p<0.01 dan ***p<0.001.Imej B PA tapak tumor in vivo pada pengujaan 808 nm selepas pentadbiran intravena RuDA-NPs (10 μmol kg-1) pada titik masa yang berbeza.Selepas pentadbiran intravena RuDA NPs (10 µmol kg-1), C Ru dikumuhkan daripada tikus dengan air kencing dan najis pada selang masa yang berbeza.Data ialah min ± sisihan piawai (n = 3).
Kapasiti pemanasan RuDA-NP dalam vivo telah dikaji dalam tikus bogel dengan tumor MDA-MB-231 dan RuDA untuk perbandingan.Seperti yang ditunjukkan dalam rajah.8A dan tambahan Rajah 32, kumpulan kawalan (salinan) menunjukkan perubahan suhu yang kurang (ΔT ≈ 3 °C) selepas 10 minit pendedahan berterusan.Walau bagaimanapun, suhu RuDA-NPs dan RuDA meningkat dengan cepat dengan suhu maksimum 55.2 dan 49.9 ° C, masing-masing, memberikan hiperthermia yang mencukupi untuk terapi kanser in vivo.Peningkatan suhu tinggi yang diperhatikan untuk RuDA NPs (ΔT ≈ 24°C) berbanding RuDA (ΔT ≈ 19°C) mungkin disebabkan oleh kebolehtelapan dan pengumpulan yang lebih baik dalam tisu tumor akibat kesan EPR.
Imej terma inframerah tikus dengan tumor MDA-MB-231 yang disinari dengan laser 808 nm pada masa yang berbeza 8 jam selepas suntikan.Imej perwakilan empat ulangan biologi daripada setiap kumpulan ditunjukkan.B Isipadu tumor relatif dan C Purata jisim tumor bagi kumpulan tikus yang berbeza semasa rawatan.D Keluk berat badan kumpulan tikus yang berbeza.Penyinaran dengan laser dengan panjang gelombang 808 nm dengan kuasa 0.5 W/cm2 selama 10 minit (300 J/cm2).Bar ralat, min ± sisihan piawai (n = 3). Ujian t dua belah yang tidak berpasangan *p < 0.05, **p < 0.01, dan ***p < 0.001. Ujian t dua belah yang tidak berpasangan *p < 0.05, **p < 0.01, dan ***p < 0.001. Непарные двусторонние t-критерии *p <0,05, **p <0,01 dan ***p <0,001. Ujian-t dua ekor tidak berpasangan *p<0.05, **p<0.01 dan ***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 dan ***p <0,001. Ujian-t dua ekor tidak berpasangan *p<0.05, **p<0.01 dan ***p<0.001. Imej pewarnaan E H&E organ dan tumor utama daripada kumpulan rawatan yang berbeza, termasuk kumpulan Saline, Saline + Laser, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs dan RuDA-NPs + Laser. Imej pewarnaan E H&E organ dan tumor utama daripada kumpulan rawatan yang berbeza, termasuk kumpulan Saline, Saline + Laser, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs dan RuDA-NPs + Laser. 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. Imej pewarnaan E H&E organ utama dan tumor daripada kumpulan rawatan yang berbeza, termasuk kumpulan salin, saline + laser, RuDA, RuDA + Laser, RuDA-NPs dan RuDA-NPs + Laser.来自不同治疗组的主要器官和肿瘤的E H&E 染色图像，包括盐水、盐水+ 激光、家光、Ruda Ruda Ru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. E H&E pewarnaan organ utama dan tumor daripada pelbagai kumpulan rawatan termasuk saline, saline + laser, RuDA, RuDA + laser, RuDA-NPs dan RuDA-NPs + laser.Bar skala: 60 µm.
Kesan fototerapi dalam vivo dengan RuDA dan RuDA NPs dinilai di mana tikus telanjang dengan tumor MDA-MB-231 disuntik secara intravena dengan RuDA atau RuDA NPs pada dos tunggal 10.0 µmol kg-1 melalui urat ekor, dan kemudian 8 jam selepas suntikan.penyinaran laser dengan panjang gelombang 808 nm.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8B, jumlah tumor meningkat dengan ketara dalam kumpulan salin dan laser, menunjukkan bahawa penyinaran salin atau laser 808 mempunyai sedikit kesan ke atas pertumbuhan tumor.Seperti dalam kumpulan salin, pertumbuhan tumor pesat juga diperhatikan pada tikus yang dirawat dengan RuDA-NPs atau RuDA tanpa ketiadaan penyinaran laser, menunjukkan ketoksikan gelap rendah mereka.Sebaliknya, selepas penyinaran laser, kedua-dua rawatan RuDA-NP dan RuDA menyebabkan regresi tumor yang ketara dengan pengurangan jumlah tumor masing-masing sebanyak 95.2% dan 84.3%, berbanding kumpulan yang dirawat salin, menunjukkan PDT sinergistik yang sangat baik., dimediasi oleh kesan RuDA/CHTV.– NP atau Ore. Berbanding dengan RuDA, RuDA NPs menunjukkan kesan fototerapeutik yang lebih baik, yang disebabkan terutamanya oleh kesan EPR RuDA NPs.Keputusan perencatan pertumbuhan tumor dinilai selanjutnya oleh berat tumor yang dikeluarkan pada hari ke-15 rawatan (Rajah 8C dan Rajah Tambahan 33).Purata jisim tumor dalam tikus yang dirawat RuDA-NP dan tikus yang dirawat RuDA ialah 0.08 dan 0.27 g, masing-masing, yang jauh lebih ringan daripada kumpulan kawalan (1.43 g).
Di samping itu, berat badan tikus direkodkan setiap tiga hari untuk mengkaji ketoksikan gelap RuDA-NPs atau RuDA dalam vivo.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8D, tiada perbezaan ketara dalam berat badan diperhatikan untuk semua kumpulan rawatan. Tambahan pula, pewarnaan hematoksilin dan eosin (H&E) bagi organ utama (jantung, hati, limpa, paru-paru dan buah pinggang) daripada kumpulan rawatan yang berbeza telah dijalankan. Tambahan pula, pewarnaan hematoksilin dan eosin (H&E) bagi organ utama (jantung, hati, limpa, paru-paru dan buah pinggang) daripada kumpulan rawatan yang berbeza telah dilakukan. Кроме того, было проведено окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) основных органов (сердца, печ,гезленический) Di samping itu, pewarnaan hematoxylin dan eosin (H&E) organ utama (jantung, hati, limpa, paru-paru dan buah pinggang) daripada kumpulan rawatan yang berbeza telah dilakukan.此外，对不同治疗组的主要器官（心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏）进行苏月物进行苏用精 (H&E) Кроме того, проводили окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) основных органов (сердца, печени, селезином (H&E) основных органов (сердца, печени, селехлехич лич) Di samping itu, pewarnaan hematoxylin dan eosin (H&E) organ utama (jantung, hati, limpa, paru-paru dan buah pinggang) dilakukan dalam kumpulan rawatan yang berbeza.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah.8E, imej pewarnaan H&E bagi lima organ utama daripada kumpulan RuDA-NPs dan RuDA tidak menunjukkan keabnormalan atau kerosakan organ yang jelas. 8E, imej pewarnaan H&E bagi lima organ utama daripada kumpulan RuDA-NPs dan RuDA tidak menunjukkan keabnormalan atau kerosakan organ yang jelas.Seperti yang ditunjukkan dalam rajah.8E, изображения окрашивания H&E пяти основных органов из групп RuDA-NPs dan RuDA не демонстрируют явных аномаливирнов лид. 8E, imej pewarnaan H&E bagi lima organ utama daripada kumpulan RuDA-NPs dan RuDA tidak menunjukkan keabnormalan atau lesi organ yang jelas.如图8E 所示，来自RuDA-NPs 和RuDA 组的五个主要器官的H&E 染色图像没有显示出明显的出明显的。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 dan RuDA tidak akan mendapat kuasa atas talian. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8E, imej pewarnaan H&E bagi lima organ utama daripada kumpulan RuDA-NPs dan RuDA tidak menunjukkan keabnormalan atau kerosakan organ yang jelas.Keputusan ini menunjukkan bahawa RuDA-NP mahupun RuDA tidak menunjukkan tanda-tanda ketoksikan dalam vivo. Selain itu, imej tumor yang mewarna H&E menunjukkan bahawa kedua-dua kumpulan RuDA + Laser dan RuDA-NPs + Laser boleh menyebabkan kemusnahan sel kanser yang teruk, menunjukkan keberkesanan fototerapeutik in vivo yang sangat baik bagi RuDA dan RuDA-NPs. Selain itu, imej tumor yang mewarna H&E menunjukkan bahawa kedua-dua kumpulan RuDA + Laser dan RuDA-NPs + Laser boleh menyebabkan kemusnahan sel kanser yang teruk, menunjukkan keberkesanan fototerapeutik in vivo yang sangat baik bagi RuDA dan RuDA-NPs.Di samping itu, imej tumor berwarna hematoxylin-eosin menunjukkan bahawa kedua-dua kumpulan RuDA + Laser dan RuDA-NPs + Laser boleh menyebabkan kemusnahan teruk sel-sel kanser, menunjukkan keberkesanan fototerapeutik unggul RuDA dan RuDA-NPs dalam vivo.H&E此外 ， 肿瘤 的 & e 染色 显示 ， ruda + laser 和 ruda-nps + laser 组均 导致 的 癌细胞 破坏 ， 证明 的。。 ruda 的。。 ruda 的。。 和 。。 ...Di samping itu, imej tumor berwarna hematoxylin dan eosin menunjukkan bahawa kedua-dua kumpulan RuDA + Laser dan RuDA-NPs + Laser mengakibatkan kemusnahan teruk sel-sel kanser, menunjukkan keberkesanan fototerapeutik unggul RuDA dan RuDA-NPs dalam vivo.
Kesimpulannya, kompleks organologam Ru(II)-arene (RuDA) dengan ligan jenis DA direka untuk memudahkan proses ISC menggunakan kaedah pengagregatan.RuDA yang disintesis boleh berhimpun sendiri melalui interaksi bukan kovalen untuk membentuk sistem supramolekul terbitan RuDA, dengan itu memudahkan pembentukan 1O2 dan penukaran fototerma yang cekap untuk terapi kanser akibat cahaya.Perlu diperhatikan bahawa RuDA monomerik tidak menghasilkan 1O2 di bawah penyinaran laser pada 808 nm, tetapi boleh menghasilkan sejumlah besar 1O2 dalam keadaan agregat, menunjukkan rasionaliti dan kecekapan reka bentuk kami.Kajian seterusnya telah menunjukkan bahawa pemasangan supramolekul memberikan RuDA dengan sifat fotofizik dan fotokimia yang lebih baik, seperti penyerapan anjakan merah dan rintangan pelunturan foto, yang sangat diingini untuk pemprosesan PDT dan PTT.Kedua-dua eksperimen in vitro dan in vivo telah menunjukkan bahawa RuDA NPs dengan biokompatibiliti yang baik dan pengumpulan yang baik dalam tumor mempamerkan aktiviti antikanser yang disebabkan oleh cahaya yang sangat baik apabila penyinaran laser pada panjang gelombang 808 nm.Oleh itu, RuDA NPs sebagai reagen PDT/PTW supramolekul bimodal yang berkesan akan memperkayakan set fotosensitizer yang diaktifkan pada panjang gelombang melebihi 800 nm.Reka bentuk konsep sistem supramolekul menyediakan laluan yang cekap untuk fotosensitizer diaktifkan NIR dengan kesan fotosensitisasi yang sangat baik.
Semua bahan kimia dan pelarut diperoleh daripada pembekal komersial dan digunakan tanpa penulenan selanjutnya.RuCl3 telah dibeli daripada Boren Precious Metals Co., Ltd. (Kunming, China).[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-phenanthroline-5,6-dione) dan 4,7-bis[4-(N,N-diphenylamino)fenil]-5 ,6-Diamino-2,1,3-benzothiadiazole telah disintesis mengikut kajian terdahulu64,65.Spektrum NMR telah direkodkan pada spektrometer Bruker Avance III-HD 600 MHz di Pusat Ujian Analitik Universiti Southeastern menggunakan d6-DMSO atau CDCl3 sebagai pelarut.Anjakan kimia δ diberikan dalam ppm.berkenaan dengan tetrametilsilane, dan pemalar interaksi J diberikan dalam nilai mutlak dalam hertz.Spektrometri jisim resolusi tinggi (HRMS) dilakukan pada instrumen Agilent 6224 ESI/TOF MS.Analisis unsur C, H, dan N telah dilakukan pada penganalisis unsur Vario MICROCHNOS (Elementar).Spektrum yang boleh dilihat UV diukur pada spektrofotometer Shimadzu UV3600.Spektrum pendarfluor direkodkan pada spektrofluorimeter Shimadzu RF-6000.Spektrum EPR telah direkodkan pada instrumen Bruker EMXmicro-6/1.Morfologi dan struktur sampel yang disediakan telah dikaji pada instrumen FEI Tecnai G20 (TEM) dan Bruker Icon (AFM) yang beroperasi pada voltan 200 kV.Penyerakan cahaya dinamik (DLS) dilakukan pada penganalisis Nanobrook Omni (Brookhaven).Sifat fotoelektrokimia diukur pada persediaan elektrokimia (CHI-660, China).Imej fotoakustik diperoleh menggunakan sistem FUJIFILM VisualSonics Vevo® LAZR.Imej confocal diperoleh menggunakan mikroskop confocal Olympus FV3000.Analisis FACS dilakukan pada cytometer aliran BD Calibur.Eksperimen kromatografi cecair prestasi tinggi (HPLC) telah dilakukan pada sistem Waters Alliance e2695 menggunakan pengesan 2489 UV/Vis.Ujian Gel Permeation Chromatography (GPC) telah direkodkan pada instrumen Thermo ULTIMATE 3000 menggunakan pengesan indeks biasan ERC RefratoMax520.
[(η6-p-cym)Ru(fendio)Cl]Cl (fendio = 1,10-phenanthroline-5,6-dione)64 (481.0 mg, 1.0 mmol), 4,7-bis[4 -(N, N-diphenylamino)fenil]-5,6-diamino-2,1,3-benzothiadiazole 65 (652.0 mg, 1.0 mmol) dan asid asetik glasier (30 mL) telah dikacau pada peti sejuk refluks selama 12 jam.Pelarut kemudian dikeluarkan dalam vakuo menggunakan penyejat berputar.Sisa yang terhasil disucikan dengan kromatografi lajur kilat (gel silika, CH2Cl2:MeOH=20:1) untuk mendapatkan RuDA sebagai serbuk hijau (hasil: 877.5 mg, 80%).dubur.Dikira untuk C64H48Cl2N8RuS: C 67.84, H 4.27, N 9.89.Dijumpai: 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. , 103. , 86.52, 84.75, 63.29, 30.90, 22.29, 18.83.ESI-MS: m/z [M-Cl]+ = 1097.25.
Sintesis 4,7-bis[4-(N,N-diethylamino)fenil-5,6-diamino-2,1,3-benzothiadiazole (L2): L2 telah disintesis dalam dua langkah.Pd(PPh3)4 (46 mg, 0.040 mmol) telah ditambah kepada larutan N,N-diethyl-4-(tributylstannyl)aniline (1.05 g, 2.4 mmol) dan 4,7-dibromo-5,6-dinitro - 2, 1,3-benzothiadiazole (0.38 g, 1.0 mmol) dalam toluena kering (100 ml).Campuran dikacau pada suhu 100°C selama 24 jam.Selepas mengeluarkan toluena dalam vakuo, pepejal yang terhasil dibasuh dengan eter petroleum.Kemudian campuran sebatian ini (234.0 mg, 0.45 mmol) dan serbuk besi (0.30 g, 5.4 mmol) dalam asid asetik (20 ml) dikacau pada 80° C. selama 4 jam.Campuran tindak balas dituangkan ke dalam air dan pepejal coklat yang terhasil dikumpulkan melalui penapisan.Produk telah ditulenkan dua kali melalui pemejalwapan vakum untuk memberikan pepejal hijau (126.2 mg, hasil 57%).dubur.Dikira untuk C26H32N6S: C 67.79, H 7.00, N 18.24.Dijumpai: 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.
Sebatian telah disediakan dan disucikan mengikut prosedur yang serupa dengan RuDA.dubur.Dikira untuk C48H48Cl2N8RuS: C 61.27, H 5.14, N 11.91.Dijumpai: 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 (h, 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, 104.23, 87.0, 84.4., 38.06, 31.22, 29.69, 22.29, 19.19, 14.98, 12.93.ESI-MS: m/z [M-Cl]+ = 905.24.
RuDA telah dibubarkan dalam MeOH/H2O (5/95, v/v) pada kepekatan 10 μM.Spektrum penyerapan RuDA diukur setiap 5 minit pada spektrofotometer Shimadzu UV-3600 di bawah penyinaran dengan cahaya laser dengan panjang gelombang 808 nm (0.5 W/cm2).Spektrum ICG direkodkan di bawah keadaan yang sama seperti standard.
Spektrum EPR telah direkodkan pada spektrometer Bruker EMXmicro-6/1 dengan kuasa gelombang mikro 20 mW, julat pengimbasan 100 G, dan modulasi medan 1 G. 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidone (TEMP) dan 5,5-dimetil-1-pirolin N-oksida (DMPO) digunakan sebagai perangkap putaran.Spektrum resonans putaran elektron telah direkodkan untuk penyelesaian campuran RuDA (50 µM) dan TEMF (20 mM) atau DMPO (20 mM) di bawah tindakan sinaran laser dengan panjang gelombang 808 nm (0.5 W/cm2).
Pengiraan DFT dan TD-DFT untuk RuDA telah dijalankan pada tahap PBE1PBE/6–31 G*//LanL2DZ dalam larutan akueus menggunakan program Gaussian 1666,67,68.Pengagihan HOMO-LUMO, lubang dan elektron bagi keadaan teruja singlet rendah tenaga RuDA telah diplot menggunakan program GaussView (versi 5.0).
Kami mula-mula cuba mengukur kecekapan penjanaan 1O2 RuDA menggunakan spektroskopi boleh dilihat UV konvensional dengan ICG (ΦΔ = 0.002) sebagai piawai, tetapi penguraian foto ICG sangat mempengaruhi keputusan.Oleh itu, hasil kuantum 1O2 RuDA diukur dengan mengesan perubahan dalam keamatan pendarfluor ABDA pada kira-kira 428 nm apabila disinari dengan laser dengan panjang gelombang 808 nm (0.5 W/cm2).Eksperimen dilakukan pada RuDA dan RuDA NPs (20 μM) dalam air/DMF (98/2, v/v) yang mengandungi ABDA (50 μM).Hasil kuantum 1O2 dikira menggunakan formula berikut: ΦΔ (PS) = ΦΔ (ICG) × (rFS/APS)/(rICG/AICG).rPS dan rICG ialah kadar tindak balas ABDA dengan 1O2 yang diperolehi daripada photosensitizer dan ICG, masing-masing.APS dan AICG ialah penyerapan fotosensitizer dan ICG pada 808 nm, masing-masing.
Pengukuran AFM telah dijalankan dalam keadaan cecair menggunakan mod imbasan pada sistem AFM Ikon Dimensi Bruker.Menggunakan struktur terbuka dengan sel cecair, sel dibasuh dua kali dengan etanol dan dikeringkan dengan aliran nitrogen.Masukkan sel kering ke dalam kepala optik mikroskop.Letakkan setitik sampel dengan segera ke dalam kolam cecair dan letakkan pada julur menggunakan picagari plastik pakai buang steril dan jarum steril.Satu lagi titisan diletakkan terus pada sampel, dan apabila kepala optik diturunkan, kedua-dua titisan bergabung, membentuk meniskus antara sampel dan takungan cecair.Pengukuran AFM telah dijalankan menggunakan cantilever nitrida berbentuk SCANASYST-FLUID V (Bruker, kekerasan k = 0.7 N m-1, f0 = 120-180 kHz).
Kromatogram HPLC diperolehi pada sistem Waters e2695 yang dilengkapi dengan lajur phoenix C18 (250×4.6 mm, 5 µm) menggunakan pengesan 2489 UV/Vis.Panjang gelombang pengesan ialah 650 nm.Fasa mudah alih A dan B ialah air dan metanol, masing-masing, dan kadar aliran fasa bergerak ialah 1.0 ml·min-1.Kecerunan (pelarut B) adalah seperti berikut: 100% dari 0 hingga 4 minit, 100% hingga 50% dari 5 hingga 30 minit, dan set semula kepada 100% dari 31 hingga 40 minit.Bijih telah dibubarkan dalam larutan campuran metanol dan air (50/50, mengikut isipadu) pada kepekatan 50 μM.Isipadu suntikan ialah 20 μl.
Ujian GPC direkodkan pada instrumen Thermo ULTIMATE 3000 yang dilengkapi dengan dua lajur PL aquagel-OH MIXED-H (2×300×7.5 mm, 8 µm) dan pengesan indeks biasan ERC RefratoMax520.Lajur GPC dicairkan dengan air pada kadar aliran 1 ml/min pada 30°C.NP bijih telah dibubarkan dalam larutan PBS (pH = 7.4, 50 μM), isipadu suntikan ialah 20 μL.
Arus foto diukur pada persediaan elektrokimia (CHI-660B, China).Tindak balas optoelektronik apabila laser dihidupkan dan dimatikan (808 nm, 0.5 W/cm2) masing-masing diukur pada voltan 0.5 V dalam kotak hitam.Sel tiga elektrod piawai digunakan dengan elektrod karbon kaca (GCE) berbentuk L sebagai elektrod kerja, elektrod calomel standard (SCE) sebagai elektrod rujukan, dan cakera platinum sebagai elektrod pembilang.Larutan Na2SO4 0.1 M digunakan sebagai elektrolit.
Barisan sel kanser payudara manusia MDA-MB-231 telah dibeli daripada KeyGEN Biotec Co., LTD (Nanjing, China, nombor katalog: KG033).Sel-sel telah ditanam dalam lapisan tunggal dalam Medium Helang Modified Dulbecco (DMEM, glukosa tinggi) ditambah dengan larutan 10% serum lembu janin (FBS), penisilin (100 μg/ml) dan streptomycin (100 μg/ml).Semua sel telah dibiakkan pada suhu 37°C dalam suasana lembap yang mengandungi 5% CO2.
Ujian MTT digunakan untuk menentukan sitotoksisiti RuDA dan RuDA-NPs dengan kehadiran dan ketiadaan penyinaran cahaya, dengan atau tanpa Vc (0.5 mM).Sel-sel kanser MDA-MB-231 telah ditanam dalam plat 96-telaga pada ketumpatan sel kira-kira 1 x 105 sel/ml/telaga dan diinkubasi selama 12 jam pada suhu 37.0°C dalam suasana 5% CO2 dan 95% udara.RuDA dan RuDA NP yang dibubarkan dalam air telah ditambahkan ke sel.Selepas 12 jam pengeraman, sel-sel telah didedahkan kepada sinaran laser 0.5 W cm -2 pada panjang gelombang 808 nm selama 10 minit (300 J cm -2) dan kemudian diinkubasi dalam gelap selama 24 jam.Sel-sel kemudian diinkubasi dengan MTT (5 mg/ml) selama 5 jam lagi.Akhir sekali, tukar medium kepada DMSO (200 µl) untuk melarutkan kristal formazan ungu yang terhasil.Nilai OD diukur menggunakan pembaca plat mikro dengan panjang gelombang 570/630 nm.Nilai IC50 untuk setiap sampel dikira menggunakan perisian SPSS daripada lengkung tindak balas dos yang diperoleh daripada sekurang-kurangnya tiga eksperimen bebas.
Sel MDA-MB-231 telah dirawat dengan RuDA dan RuDA-NP pada kepekatan 50 μM.Selepas 12 jam pengeraman, sel-sel telah disinari dengan laser dengan panjang gelombang 808 nm dan kuasa 0.5 W/cm2 selama 10 min (300 J/cm2).Dalam kumpulan vitamin C (Vc), sel telah dirawat dengan 0.5 mM Vc sebelum penyinaran laser.Sel kemudiannya diinkubasi dalam gelap selama 24 jam tambahan, kemudian diwarnai dengan calcein AM dan propidium iodide (20 μg/ml, 5 μl) selama 30 minit, kemudian dibasuh dengan PBS (10 μl, pH 7.4).imej sel bernoda.