今天為大家分享一篇近期發(fā)表在生物材料學(xué)TOP期刊《Materials Today Bio》的研究，題目為“Highly efficient NIR-II photothermal therapy amplified ROS oxide breast tumor therapy by mesoporous gallium-enriched platinum nanomedicine”。在這篇文章中，研究團(tuán)隊(duì)首次提出了一種一步法制備表面修飾有PEG₂₀₀₀的介孔PtGa雙金屬材料（PtGaP），展示了其在近紅外II（1064 nm）激光照射下，通過(guò)PTT和氧化療法（OXT）的協(xié)同作用，有效抑制腫瘤生長(zhǎng)的能力。本文的通訊作者是廈門(mén)大學(xué)附屬第一醫(yī)院張福星教授和中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所王培園副研究員，第一作者是中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所應(yīng)昀菲碩士研究生和廈門(mén)大學(xué)附屬第一醫(yī)院蘇永輝主治醫(yī)師。

研究背景介紹

鎵（Ga）是人體中的一種微量元素，通常以三價(jià)形式存在，其與鐵（Fe）在離子半徑、電離勢(shì)和電子親和力等方面有許多相似之處。由于這些化學(xué)性質(zhì)上的相似性，生物系統(tǒng)往往無(wú)法區(qū)分Fe^III和Ga^III，這使得Ga^III可以替代Fe^III參與鐵代謝，從而干擾其正常功能。盡管Ga^III具有臨床益處，但在生理?xiàng)l件下，它可能會(huì)形成低溶解度和生物利用度的氫氧化鎵（Ga（OH）₃），從而限制了其治療效果。此外，直接接觸游離的Ga^III可能導(dǎo)致腎毒性、腎酸中毒和腎小球損傷等副作用。

Ga^II與Fe^II類似，可以作為芬頓試劑，在腫瘤細(xì)胞中通過(guò)生成活性氧（ROS）來(lái)誘導(dǎo)氧化療法（OXT）。然而，由于血液循環(huán)缺乏特異性，Ga^II載體可能會(huì)因Ga^III/Ga^II對(duì)的相對(duì)較低的氧化還原電位而發(fā)生提前生物氧化。這可能導(dǎo)致過(guò)量的過(guò)氧化氫產(chǎn)生，并對(duì)健康組織造成不良影響。為了解決這一問(wèn)題，研究人員將目光轉(zhuǎn)向了無(wú)定形Ga⁰納米顆粒，這些顆粒設(shè)計(jì)為在酸性的腫瘤微環(huán)境中快速離子化，按需釋放Ga^II，使得局部芬頓反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)，為癌癥治療提供更精準(zhǔn)的方法。該系統(tǒng)的刺激響應(yīng)特性使治療更加針對(duì)腫瘤部位。雖然單獨(dú)使用OXT通常不足以達(dá)到最佳治療效果，但將其與其他治療方法結(jié)合使用通常能取得更好的療效。

協(xié)同治療在腫瘤抑制中已得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)熱力學(xué)分子碰撞理論，提高局部溫度可以提升芬頓反應(yīng)的效率，這使得光熱治療（PTT）成為理想的輔助治療方法。鉑（Pt）納米粒子因其出色的縱向表面等離子體共振、抗光漂白性和體內(nèi)生物相容性，特別是在近紅外II波段（1000-1700 nm）的特異性吸收，使其特別適合用于PTT。因此，開(kāi)發(fā)和優(yōu)化鎵（Ga）和鉑（Pt）共摻雜的納米粒子對(duì)乳腺癌治療具有重要意義。這種方法結(jié)合了兩種FDA批準(zhǔn)的成分，對(duì)于推進(jìn)納米醫(yī)學(xué)的臨床應(yīng)用至關(guān)重要。

針對(duì)上述關(guān)鍵問(wèn)題，作者團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種Pt和Ga⁰雙金屬共摻雜材料。合成的PtGa具有獨(dú)特的介孔納米結(jié)構(gòu)，因此比固體材料更大的表面積和更多的活性位點(diǎn)，同時(shí)這種納米顆粒能夠有效在乳腺腫瘤區(qū)域積累，因此成為一種有潛力的芬頓型催化劑。當(dāng)使用NIR-II（1064 nm）激光照射時(shí)，PtGaP顯示出高光熱轉(zhuǎn)換效率，局部熱效應(yīng)通過(guò)Ga⁰催化劑促進(jìn)了ROS的放大。體外和體內(nèi)研究均表明，這種雙金屬介孔納米藥物能夠通過(guò)PTT和OXT的協(xié)同作用有效抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展。所有這些發(fā)現(xiàn)都強(qiáng)調(diào)了基于Pt和Ga的納米復(fù)合材料作為惡性乳腺癌消融的化學(xué)動(dòng)力學(xué)納米制劑的潛力。

圖 1 一步合成的介孔雙金屬PtGa納米枝晶在1064納米激光照射下，通過(guò)協(xié)同光熱治療（PTT）和光氧化治療（OXT），精準(zhǔn)靶向乳腺腫瘤并進(jìn)行消融。

研究結(jié)果

介孔PtGaP的體外性能表征

介孔鉑鎵納米顆粒通過(guò)一步溶液相反應(yīng)制備，無(wú)需高溫和有機(jī)溶劑。納米顆粒使用PVP兩親性表面活性劑、K₂PtCl₄和氯化鎵的金屬共前驅(qū)體以及還原劑AA在室溫下合成。PtGa納米顆粒分散性良好，平均尺寸約為20納米（圖2A）。由于其獨(dú)特的介孔納米結(jié)構(gòu)，PtGa的比表面積通過(guò)氮?dú)馕?/span>-脫附等溫線測(cè)定為383.2 cm3/g。為了延長(zhǎng)血液中的循環(huán)時(shí)間，進(jìn)行了表面PEG化處理（PtGaP）。正是由于這種具有大比表面積的獨(dú)特介孔納米結(jié)構(gòu)，PEG₂₀₀₀分子能夠物理吸附到PtGa的表面。電子透射電子顯微鏡（TEM）圖像顯示，PtGaP的分散性更好，形態(tài)變化明顯（圖2B)。進(jìn)一步觀察放大TEM和高分辨率TEM（HRTEM），發(fā)現(xiàn)每個(gè)納米顆粒的外表面和內(nèi)表面均形成了平均直徑~3納米的介孔（圖2C和D）。根據(jù)[55]的先前研究，這些雙金屬納米顆粒是由空間互連的臂組裝而成。最后通過(guò)高分辨率掃描透射電子顯微鏡（HR-STEM）、高角度環(huán)形暗場(chǎng)顯微鏡（HAADF）和元素映射圖像顯示，Ga、Pt、O在PtGaP納米顆粒中均勻分布（圖2E和F）。隨后，ICG分子成功加載到堆疊的介孔中（PtGaP@I），其負(fù)載效率被定量確定為19.22 ± 2.03 %。顯然，PtGaP@I中可以成功檢測(cè)到ICG的吸收峰（780 nm），這表明它可以用作NIR-II（1000–1700 nm)的生物成像對(duì)比劑（圖2M)。此外，通過(guò)NIR-II熒光生物成像系統(tǒng)進(jìn)一步測(cè)量了ICG和PtGaP@I在水中的光穩(wěn)定性。結(jié)果顯示，游離ICG在連續(xù)光照18分鐘后，其初始熒光強(qiáng)度減少了~92.3 %。相比之下，PtGaP@I在照射結(jié)束時(shí)，幾乎保留了87.8 %的初始信號(hào)強(qiáng)度（圖2I和J）。這些數(shù)據(jù)表明，堆疊的介孔能夠顯著穩(wěn)定ICG染料，防止水分子淬滅，證實(shí)了PtGaP@I可以作為NIR-II熒光造影劑使用（圖2G)。

圖 2 (A) PtGa和(B) PtGaP的透射電子顯微鏡圖像。(C) PtGa和(D) PtGaP的高分辨率透射電子顯微鏡圖像。(E)Pt、Ga、O、N元素的分布圖及其合并圖像，(F)PtGa和(G)PtGaP的高分辨率透射電子顯微鏡圖像。(G)通過(guò)808納米激光連續(xù)照射不同時(shí)間后ICG（上）和PtGaP@I（下）的近紅外II熒光圖像。(H)PtGa、ICG和ICG PtGaP@I的吸收光譜及近紅外II發(fā)光圖像（插圖）。(I)PtGaP的XRD譜圖。(J)全XPS高分辨率圖譜，包括(K) Pt 4f、(L) Ga 3d和(M) Ga 2p的光譜。

介孔PtGaP的ROS生成能力和NIR-II PTT能力驗(yàn)證

鑒于Ga⁰和Fe⁰的相似性，使用3,3,5,5-四甲基聯(lián)苯胺（TMB）在體外測(cè)定PtGaP介孔納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的?OH。TMB的氧化產(chǎn)物（oxTMB）在645 nm處顯示出強(qiáng)烈的吸收（藍(lán)色）?；钚匝醯纳尚蕦?duì)PtGaP和過(guò)氧化氫有明顯的劑量依賴性（圖3A和B）。并且反應(yīng)非常迅速，在大約15分鐘內(nèi)達(dá)到峰值（圖3C)。異丙醇（IPA）是一種已知的?OH清除劑，當(dāng)PtGaP與2.0 mg/mL的過(guò)氧化氫結(jié)合時(shí)，生成的oxTMB的吸收峰顯示出明顯的IPA濃度依賴性（圖3D)。與非NIR-II激光對(duì)照組相比，PtGaP +過(guò)氧化氫加1064 nm激光照射組的?OH生成量增加了2.4倍，強(qiáng)烈表明納米載體在癌細(xì)胞胞漿中具有強(qiáng)大的協(xié)同活性氧放大作用（圖3E)。

進(jìn)一步使用紅外相機(jī)測(cè)量了PtGaP在1064 nm NIR-II激光照射下的升溫曲線。與對(duì)照組組（0 μg/mL）相比，后者顯示的溫度變化最小，PtGaP的溫度升高與其濃度有關(guān)（圖3F)。具體而言，0.8 mg/mL PtGaP溶液在NIR-II激光照射下5分鐘內(nèi)最大溫差（△T）達(dá)到22.3?C，證實(shí)了PtGaP對(duì)NIR-II光的快速響應(yīng)（圖3G)。為了進(jìn)一步研究其對(duì)1064 nm激光的響應(yīng)，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了不同的功率密度，結(jié)果顯示，隨著功率密度的增加，200 mg/mL PtGa溶液的溫度顯著升高（圖3H和I）。此外，PtGaP在四個(gè)激光開(kāi)關(guān)循環(huán)中表現(xiàn)出優(yōu)異的光穩(wěn)定性（圖3J)。為了定量評(píng)估激光到熱量轉(zhuǎn)換效率(η)，分析了加熱/冷卻循環(huán)（激光開(kāi)關(guān)）期間的熱變化（圖3K)。根據(jù)已建立的公式，計(jì)算出PtGaP的η約為43.11 %。綜上所述，這些結(jié)果突顯了介孔PtGa納米平臺(tái)作為NIR-II激光誘導(dǎo)光熱增強(qiáng)OXT的有前景的納米藥物的潛力。

圖 3 (A)紫外-可見(jiàn)吸收光譜和數(shù)碼照片（插圖）展示了在不同濃度的PtGaP存在下，TMB與0.5 mg/L過(guò)氧化氫共孵育后生成的oxTMB。(B)TMB在與PtGaP（3 mg/L）及不同過(guò)氧化氫劑量孵育后隨時(shí)間變化的吸收光譜。(C)TMB在與PtGaP（3 mg/L）及過(guò)氧化氫（0.5 mg/L）孵育不同時(shí)間后的紫外-可見(jiàn)吸收光譜。(D)TMB在與不同配方及各種濃度的IPA孵育后的紫外-可見(jiàn)吸收光譜和數(shù)碼照片（插圖）。(E)經(jīng)過(guò)不同處理后的紫外-可見(jiàn)吸收光譜。(F)不同濃度的PtGaP在1064 nm激光照射5分鐘后，紅外熱成像和溫度變化曲線。(G)不同功率密度下，PtGaP在1064 nm激光照射下的溫度變化曲線和紅外熱成像。(H)PtGaP在四個(gè)激光開(kāi)/關(guān)循環(huán)中的溫度變化。(K)冷卻時(shí)間和-Ln(θ)之間的線性關(guān)系。

介孔PtGaP在細(xì)胞水平上的性能評(píng)價(jià)

在這項(xiàng)研究中，作者團(tuán)隊(duì)首次開(kāi)發(fā)了介孔PtGaP納米藥物，因此需要評(píng)估其對(duì)正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的生物相容性。隨著濃度的增加，PtGaP在治療12小時(shí)后對(duì)4T1細(xì)胞的細(xì)胞毒性顯著增強(qiáng)。當(dāng)濃度達(dá)到100 μg/mL時(shí)，4T1細(xì)胞的存活率僅為39 %，而正常胃黏膜上皮細(xì)胞（GES-1）的存活率是4T1細(xì)胞的兩倍（圖4A)。這表明納米藥物具有針對(duì)腫瘤細(xì)胞的特異性殺傷作用。此外，進(jìn)一步研究了PtGaP、磷化鎵和PtP在連續(xù)NIR-II激光照射（5分鐘，1 W/cm2）下對(duì)腫瘤細(xì)胞（過(guò)氧化氫預(yù)處理）的細(xì)胞殺傷效果。如圖4B所示，PtGaP + L組的存活率顯著低于僅接受PtGaP治療的組。值得注意的是，在300 μg/mL和400 μg/ mL的濃度下，4T1細(xì)胞的存活率分別僅為27 %和14 %。

為了更清晰地觀察PtGaP在細(xì)胞內(nèi)的分布，我們使用FITC染料（激發(fā)波長(zhǎng)488納米，發(fā)射波長(zhǎng)550納米）對(duì)這種介孔納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了標(biāo)記。隨后，通過(guò)CLSM和流式細(xì)胞術(shù)評(píng)估了4T1細(xì)胞對(duì)PtGaP的攝取效率。值得注意的是，隨著時(shí)間的推移，細(xì)胞質(zhì)中的綠色信號(hào)逐漸增強(qiáng)，證實(shí)了PtGaP的內(nèi)吞作用是時(shí)間依賴性的（圖4F)。流式細(xì)胞術(shù)的結(jié)果與CLSM觀察結(jié)果一致，顯示了類似的時(shí)間依賴性模式，內(nèi)吞作用在4小時(shí)時(shí)達(dá)到飽和（圖4E和C）。

此外，作者團(tuán)隊(duì)通過(guò)定性評(píng)估PtGaP孵育4小時(shí)后細(xì)胞內(nèi)的ROS水平進(jìn)一步探索了腫瘤細(xì)胞破壞的潛在機(jī)制。首先，細(xì)胞被隨機(jī)分為八個(gè)組（圖4D)。經(jīng)過(guò)不同的處理后，使用商用指示劑2′，7′-二氯熒光素二乙酸酯（DCFH-DA，激發(fā)波長(zhǎng)488 nm，發(fā)射波長(zhǎng)550 nm）測(cè)量細(xì)胞內(nèi)的ROS生成。隨后通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)和CLSM量化細(xì)胞的熒光強(qiáng)度。如圖4G所示，對(duì)照組和PBS + L組的熒光水平相似，而PtGaP處理的細(xì)胞顯示出大約四倍的ROS生成。值得注意的是，預(yù)孵育100 μM過(guò)氧化氫的PtGaP+L處理的腫瘤細(xì)胞中的胞漿ROS水平比僅PtGaP組高出2.7倍，強(qiáng)烈證實(shí)了在NIR-II激光照射下腫瘤微環(huán)境中增強(qiáng)的OXT效應(yīng)。正如預(yù)期，用PtGaP +過(guò)氧化氫加1064納米激光照射處理的腫瘤細(xì)胞顯示出最強(qiáng)的綠色信號(hào)，比PtGaP +過(guò)氧化氫和PtGaP + L組更為顯著（圖4H)。這些結(jié)果共同證實(shí)，新型PtGaP納米藥物能夠被腫瘤細(xì)胞有效內(nèi)化，并在近紅外II光照射和高過(guò)氧化氫條件下通過(guò)強(qiáng)大的活性氧生成觸發(fā)細(xì)胞死亡。

圖 4 (A)各種濃度的PtGaP處理12小時(shí)后，4T1和GES-1細(xì)胞的存活率。(B)經(jīng)PtGaP、NIR-II激光照射和過(guò)氧化氫處理后的4T1細(xì)胞存活率。(C)4T1細(xì)胞在不同時(shí)間點(diǎn)與PtGaP孵育后的平均熒光強(qiáng)度。(D)細(xì)胞分組用于ROS生成研究。(E)通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)分析，(F)通過(guò)共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM）分析，4T1細(xì)胞在不同時(shí)間點(diǎn)與PtGaP（用FITC標(biāo)記）孵育后的變化。(G)通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)分析，(H)通過(guò)共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM）分析，4T1細(xì)胞在八種不同處理后的細(xì)胞質(zhì)ROS水平。

線粒體是重要的細(xì)胞器，其損傷可以直接觸發(fā)線粒體的內(nèi)在凋亡途徑。為了研究PtGaP引起的線粒體功能障礙，作者團(tuán)隊(duì)首先使用JC-1染色評(píng)估線粒體膜電位（圖5A和B）。在孵育4小時(shí)后，對(duì)照組、PBS組和過(guò)氧化氫組的4T1細(xì)胞未顯示出顯著的綠色熒光（表明線粒體受損），而紅色熒光則非常豐富（表明線粒體正常）。相比之下，PtP、PtGaP和PtGaP +過(guò)氧化氫處理后，紅色熒光消失，綠色熒光增加（細(xì)胞質(zhì)中的單體增多）。值得注意的是，PtGaP + L +過(guò)氧化氫組的綠色信號(hào)顯著增強(qiáng)，表明線粒體功能障礙最為嚴(yán)重，與PtGaP +過(guò)氧化氫組相比，聚集體與單體的比例降低了2.5倍（圖5C)。進(jìn)一步的流式細(xì)胞術(shù)分析顯示，JC-1染色的4T1細(xì)胞中存在線粒體特異性的OXT觸發(fā)損傷（圖5F)。在PtGaP +過(guò)氧化氫組中，使用1064納米激光照射后，線粒體膜功能障礙的聚集體與單體比例比PtGaP +過(guò)氧化氫組高出2.3倍。這些流式細(xì)胞術(shù)結(jié)果與CLSM成像觀察到的趨勢(shì)高度一致。鑒于細(xì)胞活力研究中觀察到的顯著細(xì)胞死亡率，使用CLSM捕捉活/死細(xì)胞的綠色/紅色熒光以區(qū)分細(xì)胞狀態(tài)。如圖5D和G所示，PBS組和僅激光組未檢測(cè)到明顯的損傷。令人驚訝的是，PtGaP + H2O2+L組中僅有11 %的細(xì)胞存活，與PtGaP +過(guò)氧化氫組相比，癌細(xì)胞死亡率增加了近3.3倍。這表明，雖然OXT具有一定的細(xì)胞消除能力，但近紅外II型光熱治療（NIR-II PTT）誘導(dǎo)的OXT放大顯著增強(qiáng)了細(xì)胞死亡。此外，凋亡/壞死分析顯示，PtGaP誘導(dǎo)的死亡率較低，大約20 %的細(xì)胞發(fā)生凋亡（圖4E-H），進(jìn)一步證明了其出色的生物相容性。所有這些發(fā)現(xiàn)表明，基于PtGaP的納米平臺(tái)與激光照射結(jié)合使用，可以特異性地在高過(guò)氧化氫條件下協(xié)同抑制癌細(xì)胞增殖，使PtGaP成為一種有前途的NIR-II PTT/OXT納米劑，用于臨床乳腺癌治療。

圖 5 (A)經(jīng)八種不同處理后，JC-1染色的4T1細(xì)胞的CLSM圖像。(B)細(xì)胞分組：用于JC-1染色、CLSM成像和流式細(xì)胞術(shù)分析的細(xì)胞分組。(C)各種處理后，JC-1染色的4T1細(xì)胞的聚集體與單體比例。(D)不同處理后4T1細(xì)胞中活細(xì)胞的比例。(E)不同處理后4T1細(xì)胞的凋亡百分比。(F)不同處理后，JC-1染色的4T1細(xì)胞的流式細(xì)胞術(shù)分析。(G)經(jīng)八種配方處理后，4T1細(xì)胞的活/死細(xì)胞的CLSM圖像。(H)不同處理后4T1細(xì)胞的流式細(xì)胞術(shù)分析。

介孔PtGaP的體內(nèi)靶向能力和NIR-II PTT評(píng)價(jià)

受到PtGaP在體外腫瘤細(xì)胞識(shí)別和治療診斷潛力的啟發(fā)，作者團(tuán)隊(duì)旨在研究這種納米平臺(tái)在體內(nèi)的成像特性。作者團(tuán)隊(duì)通過(guò)NIR-II熒光成像技術(shù)，在攜帶4T1乳腺腫瘤的Balb/C小鼠中評(píng)估其生物分布和腫瘤靶向效果。如圖6A所示，小鼠靜脈注射自由ICG或PtGaP@I后，使用小型動(dòng)物成像系統(tǒng)進(jìn)行成像。熒光信號(hào)在腫瘤部位逐漸累積，在注射后3小時(shí)達(dá)到峰值。48小時(shí)時(shí)，腫瘤區(qū)域（用虛線圈標(biāo)出）清晰可見(jiàn)，信號(hào)逐漸減弱，到72小時(shí)時(shí)變得微弱。相比之下，對(duì)照組中自由ICG在腫瘤部位的熒光幾乎可以忽略不計(jì)，即使在240小時(shí)后也是如此。正如預(yù)期，PtGaP@I組的腫瘤相關(guān)性（TNR）顯著高于僅使用ICG的組（圖6B）。值得注意的是，注射后48小時(shí)，PtGaP@I組的TNR最高，幾乎是ICG組的16.5倍。此外，注射后24小時(shí)的離體NIR-II熒光成像顯示，與ICG組相比，PtGaP@I組的實(shí)體乳腺腫瘤表現(xiàn)出最高的腫瘤積累和最少的網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)（RES）器官攝?。▓D6C和D）?；谶@些發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步測(cè)量了兩組在1064納米光照射下，注射PtGaP@I和ICG后48小時(shí)的局部腫瘤溫度。在PtGaP@I組中，溫度迅速上升，在連續(xù)NIR-II照射5分鐘后達(dá)到約60?C的峰值。相比之下，ICG處理組在相同條件下僅表現(xiàn)出~41?C的溫度升高（圖6E和F）。由于精確的腫瘤靶向和最小的RES吸收，PtGaP@I納米藥物緩解了對(duì)潛在系統(tǒng)毒性的擔(dān)憂。雖然50?C以上的溫度對(duì)腫瘤消融有效，但不會(huì)對(duì)周圍正常組織造成顯著損害。與用于乳腺癌治療的其他鉑基納米粒子相比，PtGaP納米平臺(tái)憑借其精準(zhǔn)的腫瘤蓄積能力，可實(shí)現(xiàn)腫瘤診斷的增強(qiáng)和協(xié)同治療的有效性。

圖 6 (A)不同時(shí)間點(diǎn)通過(guò)靜脈注射PtGaP@I或ICG處理的小鼠乳腺腫瘤模型的近紅外二區(qū)（NIR-II）熒光成像結(jié)果，虛線圓圈標(biāo)記腫瘤部位。(B)基于(A)生成的TNR數(shù)據(jù)。(C)PtGaP@I和ICG處理小鼠注射后24小時(shí)主要器官及腫瘤的定量熒光強(qiáng)度與離體熒光圖像。(E)PtGaP@I或ICG注射48小時(shí)后，經(jīng)1064 nm光照5分鐘的乳腺腫瘤小鼠熱成像圖及(F)溫度升幅曲線。數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示（n=5）。

介孔PtGaP的體內(nèi)協(xié)同NIR-II PTT&OXT

基于作者團(tuán)隊(duì)研發(fā)的PtGaP納米平臺(tái)在體外細(xì)胞殺傷能力和腫瘤富集特性，研究人員建立了4T1腫瘤異種移植小鼠模型，以進(jìn)一步評(píng)估NIR-II光熱/光氧化療法與PtGaP的體內(nèi)協(xié)同治療效果。為驗(yàn)證治療假設(shè)，對(duì)皮下植入骨肉瘤的小鼠分別使用四種不同制劑（PBS、PBS + L、PtGaP、PtGaP + L）進(jìn)行治療。如圖7A-D所示，PBS組和PBS+1064 nm激光治療組在整個(gè)治療期間腫瘤生長(zhǎng)迅速，表明1064 nm激光（5分鐘，1.0W/cm2）對(duì)抑制腫瘤的作用微乎其微。相比之下，PtGaP治療組表現(xiàn)出更顯著的抑瘤效果，其腫瘤體積和重量均明顯優(yōu)于PBS組。值得注意的是，PtGaP + L組幾乎完全抑制了腫瘤生長(zhǎng)，其腫瘤增長(zhǎng)率顯著低于其他組別（圖7E)。這種增強(qiáng)的清除效率可歸因于1064 nm光照下光熱誘導(dǎo)的活性氧（ROS）擴(kuò)增產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)。腫瘤組織最終通過(guò)H&E染色、TUNEL檢測(cè)和Ki67抗體染色進(jìn)行分析。如圖7G所示，PtGaP + L組的H&E染色顯示細(xì)胞核染色質(zhì)高度凝聚，壞死腫瘤細(xì)胞區(qū)域最大。TUNEL免疫組化分析表明，該組細(xì)胞凋亡和壞死細(xì)胞數(shù)量較其他組顯著增加。此外，作為廣泛認(rèn)可的細(xì)胞增殖標(biāo)志物，PtGaP + L組的Ki67表達(dá)量明顯降低，進(jìn)一步證實(shí)了基于PtGaP的光熱/光氧化協(xié)同療法在近紅外II型光照射下取得的優(yōu)異腫瘤抑制效果。各組小鼠體重變化幅度極小，經(jīng)PtGaP納米平臺(tái)聯(lián)合激光治療的小鼠主要器官均未觀察到顯著組織病理學(xué)異常（圖7F）。因此，本研究中低劑量鎵摻雜不會(huì)產(chǎn)生毒性問(wèn)題。

圖 7 (A)經(jīng)不同治療15天后攜帶乳腺癌的小鼠具有代表性的數(shù)碼照片。(B)各治療組切除腫瘤15天后的照片。(C)PBS、PBS + L、PtGaP及PtGaP + L治療組小鼠個(gè)體腫瘤生長(zhǎng)曲線。(D)不同治療組的腫瘤體積變化曲線及(F)體重變化情況。(E)各治療組切除腫瘤15天后的重量數(shù)據(jù)。(G)不同治療組切除腫瘤15天后的H&E染色、Ki67標(biāo)記及TUNEL檢測(cè)結(jié)果。**p < 0.01，標(biāo)準(zhǔn)差(n = 4，均值±標(biāo)準(zhǔn)差）。

結(jié)論

綜上所述，作者團(tuán)隊(duì)通過(guò)一步溶液相反應(yīng)成功制備出具有單分散直徑的介孔PtGa納米劑，經(jīng)表面聚乙二醇化處理后，PtGaP納米藥物不僅展現(xiàn)出源自鉑基（Pt）的優(yōu)異近紅外II波段光熱轉(zhuǎn)換性能，還通過(guò)鎵基（Ga）催化劑實(shí)現(xiàn)了顯著的類芬頓催化活性。憑借精準(zhǔn)的腫瘤細(xì)胞靶向性和優(yōu)越的形貌特征，在近紅外II波段光照下，通過(guò)熱激活可觸發(fā)大量活性氧（ROS）生成。在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，該納米平臺(tái)通過(guò)光熱協(xié)同效應(yīng)（OXT）與近紅外II波段光熱治療（PTT）的組合，在1064 nm光照射條件下展現(xiàn)出顯著的腫瘤殺傷效果。

本研究提出的納米平臺(tái)為協(xié)同應(yīng)用光熱與近紅外II波段光熱療法提供了一種創(chuàng)新性解決方案，可有效抑制惡性腫瘤生長(zhǎng)。

原文鏈接：www.journals.elsevier.com/materials-today-bio

通訊作者簡(jiǎn)介

張福星，廈門(mén)大學(xué)附屬第一醫(yī)院院長(zhǎng)，主任醫(yī)師，教授，博士生導(dǎo)師，廈門(mén)市本土領(lǐng)軍人才。中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)外科醫(yī)師分會(huì)委員，中國(guó)醫(yī)促會(huì)理事、外科學(xué)分會(huì)常委兼副秘書(shū)長(zhǎng)，全國(guó)衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)企業(yè)管理協(xié)會(huì)疝和腹壁外科產(chǎn)業(yè)及臨床研究分會(huì)常務(wù)理事兼第26專家組組長(zhǎng)，世界內(nèi)鏡醫(yī)師協(xié)會(huì)疝和腹壁外科協(xié)會(huì)常務(wù)理事，內(nèi)鏡臨床診療質(zhì)量評(píng)價(jià)專家委員會(huì)委員，中國(guó)研究型醫(yī)院學(xué)會(huì)甲狀腺疾病專業(yè)委員會(huì)委員，福建省醫(yī)學(xué)會(huì)外科學(xué)分會(huì)常委，福建省海峽腫瘤防治科技交流協(xié)會(huì)常務(wù)理事兼甲狀腺腫瘤分會(huì)主任委員，福建省醫(yī)師協(xié)會(huì)普通外科醫(yī)師分會(huì)腔鏡甲狀腺學(xué)組副組長(zhǎng)，海峽兩岸醫(yī)藥交流協(xié)會(huì)臺(tái)海醫(yī)學(xué)會(huì)常委，廈門(mén)市醫(yī)學(xué)會(huì)甲狀腺外科學(xué)分會(huì)主任委員。擔(dān)任《中華疝與腹壁外科雜志》編委，《中華內(nèi)分泌外科雜志》編委。

王培園，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所，副研究員，2017年于復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系獲得博士學(xué)位。2018年加入中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所。主要從事近紅外二區(qū)熒光探針的制備和腫瘤微環(huán)境響應(yīng)性熒光成像導(dǎo)航腫瘤的精準(zhǔn)切除。主持國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目。近年來(lái)在Nature Communications, Journal of the American Chemical Society, Angewandte Chemie International Edition, Advanced Functional Materials, ACS Nano等國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表50余篇SCI論文。

第一作者簡(jiǎn)介

應(yīng)昀菲，南華大學(xué)2022級(jí)生物學(xué)研究生，導(dǎo)師中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所王培園副研究員，碩博在讀期間以第一作者/共同第一作者在ACS Nano、Adv. Functional Materials、ACS Materials Letters、Materials Today Bio等國(guó)際權(quán)威期刊發(fā)表研究論文多篇,多次獲得研究生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金。

蘇永輝，廈門(mén)大學(xué)附屬第一醫(yī)院乳腺外科，主治醫(yī)師，醫(yī)學(xué)博士。畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院，師從國(guó)內(nèi)著名乳腺外科專家吳炅教授。福建省及廈門(mén)市高層次人才（C類）?，F(xiàn)任福建省海醫(yī)會(huì)乳腺腫瘤微無(wú)創(chuàng)分會(huì)青委會(huì)委員，福建省海峽腫瘤防治交流協(xié)會(huì)乳腺腫瘤防治分會(huì)青委會(huì)委員，廈門(mén)市醫(yī)學(xué)會(huì)乳腺病學(xué)分會(huì)委員，廈門(mén)市抗癌協(xié)會(huì)乳腺癌專業(yè)委員會(huì)委員。主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目一項(xiàng)，福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目一項(xiàng)。以第一作者/通訊作者在Materials Today Bio、Journal of Translational Medicine、npj Breast Cancer、The Breast、CANCER、The Oncologist等國(guó)際權(quán)威期刊發(fā)表多篇論著。