Точная противоопухолевая стратегия с помощью фоторегулируемых наночастиц, допированных лантаноидами
Наночастицы, допированные лантаноидами (LnNPs), могут поглощать ближний инфракрасный (NIR) свет и излучать фотоны более высокой энергии (апконверсия) или более низкой энергии (дауншифтинг). В недавнем исследовании, опубликованном в ACS Nano, команда под руководством профессора ЧАН Юлэя из Чанчуньского института оптики, точной механики и физики Китайской академии наук разработала новые фоторегулируемые наночастицы на основе LnNPs для противоопухолевого применения. Эти частицы излучали в УФ-синем и NIR-IIb (1525 нм) диапазонах при облучении лазером 980 нм и излучали на 1525 нм при облучении лазером 800 нм. Эти наночастицы были использованы для фотодинамической терапии (PDT) под контролем визуализации в режиме реального времени в диапазоне NIR-IIb (800 нм) (PDT — 980 нм).
Фоторегулируемые материалы имеют важные перспективы применения в областях высокоплотного оптического хранения данных, оптоэлектронных устройств, сенсорики и биомедицины. В 2018 году команда профессора ЧАН разработала фоторегулируемые наночастицы для апконверсии, которые реализовывали раздельную фототераностику на основе апконверсионного излучения. Эти наночастицы могли излучать красную флуоресценцию для визуализации при облучении лазером 800 нм и УФ-синюю флуоресценцию для PDT при облучении лазером 980 нм. Это исследование подтвердило возможность терапии с переключением "выкл-вкл" под контролем визуализации на основе фоторегулируемых наночастиц.
По сравнению с предыдущим использованием красного апконверсионного света для визуализации в реальном времени, визуализация в диапазоне NIR-IIb (1525 нм) обеспечивает большую глубину проникновения в ткани, меньшее рассеяние и т.д., что дополнительно повышает чёткость изображения.
Для получения более полной информации об опухоли в наноплатформу была включена магнитно-резонансная томография (MRI) путём нанесения покрытия из чувствительного к pH фосфата кальция (CaP), допированного ионами Mn2+. Эта структура могла усиливать сигнал T1-MRI, поскольку ионы Mn2+ высвобождались из CaP в микроокружении опухоли (TME), что создавало усиленную MRI-наноплатформу с сильным оптическим сигналом.
Кроме того, PDT в комбинации с доксорубицином (химиотерапевтический препарат) могла улучшить терапевтический эффект против опухоли, особенно за счёт индукции иммуногенной гибели клеток (ICD). Результаты показали значительные противоопухолевые эффекты и ингибирование метастазирования in vitro и in vivo.
Это исследование предлагает новую стратегию для точной фототераностики опухолей.