Small Structures:“无还原剂”策略制备二氧化锰纳米片修饰的杂化诊疗系统

摘要:磁共振监控的肿瘤微环境响应化学动力学治疗和近红外光响应的光动力联合治疗

光动力疗法(PDT)作为一种治疗癌症的新兴治疗方案具有巨大的应用前景。其中,光敏剂受到外源激光辐射,能量转移至氧气产生单线态氧(1O2),对肿瘤细胞造成杀伤。目前大多数光敏剂的激发波长低于700 nm,难以穿透深层肿瘤组织,导致治疗效果不佳;同时单线态氧的浓度与氧气紧密相关,在肿瘤乏氧区域难以达到理想的诊疗效果。化学动力学治疗(CDT)是一种基于肿瘤内源性双氧水转化反应的肿瘤治疗技术,无需外部刺激,转化产生的羟基自由基(·OH)化学活性比单线态氧(1O2)更高,对肿瘤细胞杀伤力更强。然而,在实体肿瘤中,还原性谷胱甘肽处于过表达状态,其优先与强氧化性的·OH反应,一定程度上降低了CDT效率。

基于此,华东理工大学牛德超教授、李永生教授、施剑林院士团队提出了简便的“无还原剂”策略构建了一种以光敏剂Ce6以及上转换纳米粒子为核,双硫键掺杂的有机氧化硅网络为中间过渡层,利用表面原位巯基还原的氧化锰纳米片为壳层,实现了磁共振监控的肿瘤微环境响应化学动力学治疗和近红外光响应的光动力联合治疗。

文章概述

1) 更简单的合成方法:基于有机氧化硅骨架/表面上的固有巯基的“自还原”效应,发展了一种简便的“无还原剂”策略原位还原生成二氧化锰纳米片。

图1.实验合成方案

2) 更高效的CDT/PDT效率:独特且响应性的纳米杂化结构实现了肿瘤微环境响应的Mn2+生成和上转换荧光恢复,并进一步通过GSH消耗和O2生成提高了CDT和PDT的效率,实现了高效、低毒、实时磁共振监测的联合治疗效果。

图2. 氧气增强型的光动力治疗及谷胱甘肽耗竭型化学动力学治疗

3) 本工作研究意义: 为构建更高效、更安全的纳米杂化诊疗系统提供了一种普适性和简便性合成路线,同时本策略适用于其他金属基纳米催化诊疗体系的开发。

本文第一作者为华东理工大学材料科学与工程学院低维材料化学研究室的硕士生余启立,牛德超教授、李永生教授、施剑林院士为论文共同通讯作者。以上工作得到了国家自然科学基金、上海市东方学者等项目的大力支持和资助。

论文信息:

Reductant-Free Synthesis of MnO2 Nanosheet-Decorated Hybrid Nanoplatform for Magnetic Resonance Imaging-Monitored Tumor Microenvironment-Responsive Chemodynamic Therapy and Near-Infrared-Mediated Photodynamic Therapy

Qili Yu, Zhenyang Wei, Xing Qin, Limei Qin, Yongsheng Li*, Jianlin Shi* and Dechao Niu*

Small Structures

DOI: 10.1002/sstr.202100116

链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sstr.202100116